JP2011251042A - Implant for hyperthermia and its manufacturing method - Google Patents

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Kazutaka Mitobe
一孝 水戸部
Noboru Yoshimura
昇 吉村
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Akita University NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an implant for hyperthermia which excels in exothermic efficiency and in biocompatibility, meters temperature in a metered section with sufficient accuracy, and can function appropriately also as a heating element which warms a metered section, and its manufacturing method.SOLUTION: The implant for hyperthermia has a coating layer containing gold on a surface of a temperature sensitive ferrite. The method for manufacturing the implant for hyperthermia includes: a process which covers a material containing gold on a surface of the temperature sensitive ferrite to be a first covering layer; and a process which covers a material containing gold on the surface of the first covering layer to be a second coating layer.

Description

本発明は、温熱療法(ハイパーサーミア)において好適に用いることができるインプラント及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an implant that can be suitably used in hyperthermia (hyperthermia) and a method for producing the implant.

悪性腫瘍の治療法の一つに、マイクロ波や高周波電流等をエネルギー源とした温熱療法がある。温熱療法を行う際は、患部の温度計測に適した手法によって正確に温度を計測し、患部の温度が目標温度に達したことを確認しなければならない。   One therapy for malignant tumors is hyperthermia using microwaves or high-frequency currents as energy sources. When performing thermotherapy, it is necessary to accurately measure the temperature using a method suitable for measuring the temperature of the affected area, and to confirm that the temperature of the affected area has reached the target temperature.

温度計測技術として、例えば赤外線を利用したサーマルカメラを用いる技術があるが、これは主として表面温度計測の用途に限られており、赤外線が透過できない生体等の内部の温度を計測することは困難である。また、サーミスタや熱電対等の温度プローブを侵襲的に体内に差し込むことで患部の温度を計測することも考えられるが、このような方法では患者への苦痛や負担が大きく、また感染症を招くなど衛生上の観点からも好ましくない。   As a temperature measurement technique, for example, there is a technique using a thermal camera using infrared rays, but this is mainly limited to the surface temperature measurement application, and it is difficult to measure the internal temperature of a living body or the like that cannot transmit infrared rays. is there. It is also possible to measure the temperature of the affected area by inserting a temperature probe such as a thermistor or thermocouple into the body invasively. However, this method causes a lot of pain and burden on the patient, and causes infectious diseases. It is not preferable from the viewpoint of hygiene.

上記の問題を解決できるような温度計測技術として、例えば特許文献1には、永久磁石と、その永久磁石の周囲を覆うキュリー点の異なる複数の感温磁性体と、を有する温度計測素子を被計測部に配置し、温度計測素子から温度に依存して漏洩する漏洩磁束を温度計測素子から離れた位置に配置した磁気センサで検出し、その出力に基づいて被計測部の温度を計測する温度計測方法が開示されている。   As a temperature measurement technique that can solve the above problem, for example, Patent Document 1 includes a temperature measurement element that includes a permanent magnet and a plurality of temperature-sensitive magnetic bodies having different Curie points covering the periphery of the permanent magnet. The temperature at which the magnetic flux that leaks depending on the temperature from the temperature measurement element is detected by a magnetic sensor placed at a position away from the temperature measurement element, and the temperature of the measured part is measured based on the output. A measurement method is disclosed.

特開2001−33317号公報JP 2001-33317 A

特許文献1に係る技術によれば、ワイヤレスで離れた位置から被計測部の温度を計測可能であり、患者への苦痛を低減できるとともに衛生上の問題もある程度解決できるものと考えられる。しかしながら、特許文献1においては、温度計測素子を永久磁石と複数の感温磁性体とから構成しているため、温度計測素子自体を小型化することが困難である。そのため患者の体内へ配置することを鑑みると、温度計測素子自体をさらに小型化し、患者の負担を一層低減させることが望まれていた。   According to the technique according to Patent Literature 1, it is possible to measure the temperature of the measurement target portion from a position distant from the wireless, and it is possible to reduce pain to the patient and to solve some problems in hygiene. However, in Patent Document 1, since the temperature measuring element is composed of a permanent magnet and a plurality of temperature-sensitive magnetic bodies, it is difficult to downsize the temperature measuring element itself. Therefore, in view of the arrangement in the patient's body, it has been desired to further reduce the temperature measurement element itself and further reduce the burden on the patient.

このことに鑑み、本発明者らは、生体内に配置すべき温度計測プローブを従来よりも小型化した全く新しい温度計測方法、及び温度計測システムを発明した(特願2008−163226号、特願2009−173062号、及び国際公開第2009/088062号パンフレット等)。かかる技術は、生体内に配置する温度計測プローブとして感温磁性体のみを用いたものであり、感温磁性体を微粒子化することで、温度計測プローブを小型化でき、生体内へと容易に注入・配置可能である。すなわち、患者の負担が一層低減された優れた技術といえる。   In view of this, the present inventors have invented a completely new temperature measurement method and temperature measurement system in which a temperature measurement probe to be placed in a living body is made smaller than before (Japanese Patent Application No. 2008-163226, Patent Application). 2009-173062, and International Publication No. 2009/088062 pamphlet). This technology uses only a temperature-sensitive magnetic body as a temperature measurement probe to be placed in the living body. By making the temperature-sensitive magnetic body into fine particles, the temperature measuring probe can be miniaturized and easily moved into the living body. Injection and placement are possible. That is, it can be said that it is an excellent technique in which the burden on the patient is further reduced.

一方、本発明者らは生体内の温度計測についてさらに研究を進めた結果、上記感温磁性体のみを配置し温度計測を行う場合、感温磁性体の発熱効率が悪いことに起因して、感温磁性体自体をハイパーサーミア用の発熱体として用いることは好適でないことを知見した。例えば、インプラントを温度計測プローブとしてだけでなく、発熱体としても機能させることができれば、患部に配置されるインプラントの体積を一層低減できるものと考えられた。さらに、体内に配置することを鑑みると、生体親和性についても検討の余地があった。   On the other hand, as a result of further research on temperature measurement in the living body, the present inventors have placed only the above-mentioned temperature-sensitive magnetic body, and when performing temperature measurement, due to the poor heat generation efficiency of the temperature-sensitive magnetic body, It has been found that it is not suitable to use the thermosensitive magnetic material itself as a heating element for hyperthermia. For example, it was considered that if the implant can function not only as a temperature measurement probe but also as a heating element, the volume of the implant placed in the affected area can be further reduced. Furthermore, in view of the arrangement in the body, there is room for studying biocompatibility.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、発熱効率に優れるとともに生体親和性に優れ、被計測部における温度を精度よく計測しつつ、被計測部を温める発熱体としても適切に機能し得るハイパーサーミア用インプラントを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and has excellent heat generation efficiency and biocompatibility, and functions appropriately as a heating element that warms the measurement target portion while accurately measuring the temperature in the measurement target portion. It is an object of the present invention to provide a hyperthermia implant to be obtained.

上記課題を解決するため本発明は以下の構成を採る。すなわち、
本発明の第1の態様は、感温磁性体の表面に金を含む被覆層を有する、ハイパーサーミア用インプラントである。
In order to solve the above problems, the present invention adopts the following configuration. That is,
A first aspect of the present invention is a hyperthermia implant having a coating layer containing gold on the surface of a temperature-sensitive magnetic body.

本発明において、「感温磁性体」とは、組成比の変更、添加物の添加、熱処理等によってキュリー点を任意に設定できる磁性材料からなる磁性体を意味する。本発明に用いることができる磁性材料の具体例としては、Ni−Znフェライト、Mn−Cu−Zn系フェライト等を挙げることができる。「金を含む被覆層」とは、金及びその他物質からなる被覆層のほか、金のみからなる被覆層も含む概念である。   In the present invention, the “temperature-sensitive magnetic body” means a magnetic body made of a magnetic material in which the Curie point can be arbitrarily set by changing the composition ratio, adding an additive, heat treatment, or the like. Specific examples of the magnetic material that can be used in the present invention include Ni—Zn ferrite and Mn—Cu—Zn ferrite. The “coating layer containing gold” is a concept including a coating layer made only of gold in addition to a coating layer made of gold and other substances.

本発明の第1の態様において、感温磁性体の粒子径が50μm以上2000μm以下であることが好ましい。生体内の温度計測を目的とする場合、生体内へインプラントを容易に注入・配置することができ、さらに、温度プローブとして十分に機能させることができるためである。   In the first aspect of the present invention, it is preferable that the temperature-sensitive magnetic substance has a particle size of 50 μm or more and 2000 μm or less. This is because in the case of measuring the temperature in the living body, the implant can be easily injected and placed in the living body, and further, it can sufficiently function as a temperature probe.

本発明の第1の態様において、被覆層の厚みが0.005μm以上1μm以下であることが好ましい。容易に製造できるとともに、発熱効率に優れるインプラントとすることができるためである。特に、これより厚くなると被覆層で磁束がシールドされ減衰するため、キュリー点前後での感温磁性体周囲の磁束ベクトルの変化が相対的に小さくなり、到達温度の検知が困難となる虞がある。   1st aspect of this invention WHEREIN: It is preferable that the thickness of a coating layer is 0.005 micrometer or more and 1 micrometer or less. This is because the implant can be easily manufactured and has excellent heat generation efficiency. In particular, if the thickness is greater than this, the magnetic flux is shielded and attenuated by the coating layer, so that the change in the magnetic flux vector around the temperature-sensitive magnetic body around the Curie point becomes relatively small, and it may be difficult to detect the ultimate temperature. .

本発明の第2の態様は、感温磁性体の表面に金を含む材料を被覆し、第1被覆層とする工程と、第1被覆層の表面に金を含む材料を被覆し、第2被覆層とする工程とを備える、ハイパーサーミア用インプラントの製造方法である。   According to a second aspect of the present invention, the surface of the temperature-sensitive magnetic material is coated with a material containing gold to form a first coating layer, and the surface of the first coating layer is coated with a material containing gold, It is a manufacturing method of the implant for hyperthermia provided with the process used as a coating layer.

本発明の第2の態様において、感温磁性体として、粒子径が50μm以上2000μm以下のものを用いることが好ましい。生体内の温度計測を目的とする場合、生体内へインプラントを容易に注入・配置することができるためである。   In the second aspect of the present invention, it is preferable to use a thermosensitive magnetic material having a particle size of 50 μm or more and 2000 μm or less. This is because the implant can be easily injected and placed in the living body when measuring the temperature in the living body.

本発明の第2の態様において、スパッタリングによって第1被覆層を形成し、無電解メッキによって第2被覆層を形成することが好ましい。感温磁性体の表面に適切に被覆層を形成することができるためである。   In the second aspect of the present invention, it is preferable that the first coating layer is formed by sputtering and the second coating layer is formed by electroless plating. This is because a coating layer can be appropriately formed on the surface of the temperature-sensitive magnetic body.

本発明の第2の態様において、第1被覆層及び第2被覆層の合計の厚みを0.005μm以上1μm以下とすることが好ましい。容易に製造できるとともに、発熱効率に優れるインプラントとすることができるためである。   In the second aspect of the present invention, the total thickness of the first coating layer and the second coating layer is preferably 0.005 μm or more and 1 μm or less. This is because the implant can be easily manufactured and has excellent heat generation efficiency.

本発明のハイパーサーミア用インプラントによれば、感温磁性体の表面が金を含む材料によって被覆されているので、インプラント自体の発熱効率を向上させることができる。すなわち、感温磁性体自体が持つ温度計測プローブとしての機能に加えて、誘導加熱による発熱体としても機能させることができる。具体的には、ハイパーサーミアにおいて、患部を所定温度に加温する発熱体として機能し得るとともに、患部の温度が所定の温度であるか否かを精度よく計測する計測プローブとしても機能し得る。機能の両立により患部に配置すべきインプラントの体積を減少させることもできる。また、感温磁性体の表面露出量が低減され、金が表面に露出した形態とされているため、生体親和性に優れ、生体内で問題なく使用することができる。   According to the hyperthermia implant of the present invention, since the surface of the temperature-sensitive magnetic body is coated with the material containing gold, the heat generation efficiency of the implant itself can be improved. That is, in addition to the function as a temperature measurement probe possessed by the temperature-sensitive magnetic body itself, it can also function as a heating element by induction heating. Specifically, in hyperthermia, it can function as a heating element that heats the affected area to a predetermined temperature, and can also function as a measurement probe that accurately measures whether or not the temperature of the affected area is a predetermined temperature. It is also possible to reduce the volume of the implant to be placed in the affected area by balancing the functions. Further, since the surface exposure amount of the temperature-sensitive magnetic material is reduced and gold is exposed on the surface, it is excellent in biocompatibility and can be used in vivo without problems.

感温磁性体を用いた温度計測原理を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the temperature measurement principle using a temperature-sensitive magnetic body. ハイパーサーミア用インプラントの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the implant for hyperthermia. ハイパーサーミア用インプラントの製造例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacture example of the implant for hyperthermia. ハイパーサーミア用インプラントの製造例を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the manufacture example of the implant for hyperthermia. 実施例に係る評価装置を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the evaluation apparatus which concerns on an Example. 各種材料の発熱特性を示す図である。It is a figure which shows the heat_generation | fever characteristic of various materials. メッキ時間を変化させた場合におけるハイパーサーミア用インプラントの発熱特性を示す図である。It is a figure which shows the heat_generation | fever characteristic of the implant for hyperthermia at the time of changing plating time. メッキ面積を変化させた場合におけるハイパーサーミア用インプラントの発熱特性を示す図である。It is a figure which shows the heat_generation | fever characteristic of the implant for hyperthermia when a plating area is changed. 感温磁性体、スパッタリング感温磁性体、ハイパーサーミア用インプラントのそれぞれの発熱特性を比較するための図である。It is a figure for comparing each heat-generating characteristic of a thermosensitive magnetic body, a sputtering thermosensitive magnetic body, and a hyperthermia implant. 設置箇所を変化させた場合におけるハイパーサーミア用インプラントの発熱特性を示す図である。It is a figure which shows the heat_generation | fever characteristic of the implant for hyperthermia when an installation location is changed. 耐久試験時におけるハイパーサーミア用インプラントの発熱特性を示す図である。It is a figure which shows the heat_generation | fever characteristic of the implant for hyperthermia at the time of an endurance test. 耐久試験時におけるハイパーサーミア用インプラントの昇温速度の平均値を示す図である。It is a figure which shows the average value of the temperature increase rate of the implant for hyperthermia at the time of an endurance test. 実施例に係る評価装置を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the evaluation apparatus which concerns on an Example. ハイパーサーミア用インプラントの温度とピックアップ電圧との経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the temperature and pick-up voltage of the implant for hyperthermia. ハイパーサーミア用インプラントの温度とピックアップ電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature of the implant for hyperthermia, and a pick-up voltage. 再現性評価時におけるハイパーサーミア用インプラントの温度とピックアップ電圧との経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the temperature of the implant for hyperthermia at the time of reproducibility evaluation, and a pick-up voltage. 再現性評価時におけるハイパーサーミア用インプラントの温度とピックアップ電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature of the implant for hyperthermia at the time of reproducibility evaluation, and a pick-up voltage.

1.感温磁性体を用いた温度計測原理
感温磁性体を用いた温度計測においては、磁場発生源から発生された磁場の磁束ベクトルが、被計測部に配置された感温磁性体の温度に依存して変化することを利用する。以下、図1を参照しつつ、本発明の前提となる感温磁性体を用いた温度計測原理について説明する。
1. Principle of temperature measurement using temperature-sensitive magnetic material In temperature measurement using temperature-sensitive magnetic material, the magnetic flux vector of the magnetic field generated from the magnetic field source depends on the temperature of the temperature-sensitive magnetic material placed in the measurement target part. And take advantage of changing. Hereinafter, the temperature measurement principle using the temperature-sensitive magnetic material, which is a premise of the present invention, will be described with reference to FIG.

図1に示すように、感温磁性体を用いた温度計測においては、感温磁性体1、駆動コイル2、及びピックアップコイル3が用いられ、駆動コイル2は電源4から交流電流を流すことによって交流磁場を発生させ、ピックアップコイル3は、駆動コイル2から発生する交流磁場の磁束ベクトルの変化を検知する。ここで、図1に示すように、ピックアップコイル3は、感温磁性体1と駆動コイル2との間に配置されることが好ましく、駆動コイル2とピックアップコイル3とは互いの軸方向が直交するように配置されることが好ましい。係る形態とすることによって、駆動コイル2から発生され、感温磁性体1の温度に依存して変化する磁束ベクトルの変化を、ピックアップコイル3によって検知することが容易となる。   As shown in FIG. 1, in temperature measurement using a temperature-sensitive magnetic body, a temperature-sensitive magnetic body 1, a drive coil 2, and a pickup coil 3 are used, and the drive coil 2 flows an alternating current from a power source 4. An alternating magnetic field is generated, and the pickup coil 3 detects a change in the magnetic flux vector of the alternating magnetic field generated from the drive coil 2. Here, as shown in FIG. 1, the pickup coil 3 is preferably disposed between the temperature-sensitive magnetic body 1 and the drive coil 2, and the axial directions of the drive coil 2 and the pickup coil 3 are orthogonal to each other. It is preferable to arrange so as to. By adopting such a configuration, it becomes easy for the pickup coil 3 to detect a change in the magnetic flux vector generated from the drive coil 2 and changing depending on the temperature of the temperature-sensitive magnetic body 1.

感温磁性体1の温度に依存して、磁束ベクトルは下記のように変化する。図1(A)は、感温磁性体1の温度がキュリー点未満の場合における磁束ベクトルの様子を、図1(B)は、感温磁性体1の温度がキュリー点以上の場合における磁束ベクトルの様子を示している。   Depending on the temperature of the temperature-sensitive magnetic body 1, the magnetic flux vector changes as follows. 1A shows the state of the magnetic flux vector when the temperature of the temperature-sensitive magnetic body 1 is lower than the Curie point, and FIG. 1B shows the magnetic flux vector when the temperature of the temperature-sensitive magnetic body 1 is higher than the Curie point. The state of is shown.

感温磁性体1の温度がキュリー点よりも低い場合、感温磁性体1は高い誘磁率を有する。そのため、図1(A)に示すように、駆動コイル2から発生した交流磁場の磁束が感温磁性体1に引きつけられ、磁束ベクトルが曲げられる。このとき、駆動コイル2とピックアップコイル3とが互いの軸方向が直交するように配置されていると、磁束ベクトルの直交成分の変位に比例してピックアップコイル3に発生する誘導起電力が大きくなり、電圧計5で検知される電位が大きくなる。   When the temperature of the temperature-sensitive magnetic body 1 is lower than the Curie point, the temperature-sensitive magnetic body 1 has a high magnetic permeability. Therefore, as shown in FIG. 1A, the magnetic flux of the alternating magnetic field generated from the drive coil 2 is attracted to the temperature-sensitive magnetic body 1, and the magnetic flux vector is bent. At this time, if the drive coil 2 and the pickup coil 3 are arranged so that their axial directions are orthogonal to each other, the induced electromotive force generated in the pickup coil 3 increases in proportion to the displacement of the orthogonal component of the magnetic flux vector. The potential detected by the voltmeter 5 increases.

一方、感温磁性体1の温度がキュリー点以上となった場合には、感温磁性体1の磁性は空気と同程度となる。そのため、図1(B)に示すように、駆動コイル2から発生した交流磁場の磁束は感温磁性体1に引き付けられずにほぼ直進する。このとき、駆動コイル2とピックアップコイル3とが互いの軸方向が直交するように配置されていると、磁束ベクトルとピックアップコイル3の軸方向とがほぼ直交する。そのため、ピックアップコイル3に発生する誘導起電力は、感温磁性体1の温度がキュリー点未満である場合に比べて減少する。   On the other hand, when the temperature of the temperature-sensitive magnetic body 1 is equal to or higher than the Curie point, the magnetism of the temperature-sensitive magnetic body 1 is approximately the same as that of air. Therefore, as shown in FIG. 1B, the magnetic flux of the alternating magnetic field generated from the drive coil 2 travels substantially straight without being attracted to the temperature-sensitive magnetic body 1. At this time, if the drive coil 2 and the pickup coil 3 are arranged so that their axial directions are orthogonal to each other, the magnetic flux vector and the axial direction of the pickup coil 3 are substantially orthogonal. Therefore, the induced electromotive force generated in the pickup coil 3 is reduced as compared with the case where the temperature of the temperature-sensitive magnetic body 1 is less than the Curie point.

このように、感温磁性体1の温度を上昇させていくと、キュリー点付近でピックアップコイル3に発生する誘導起電力が急激に変化し、その変化はピックアップコイル3に接続された電圧計5で確認することができる。つまり、感温磁性体1を被計測部(例えば生体内の患部)に配置して、感温磁性体1から離れた場所で交流磁場を発生させ、感温磁性体1がキュリー点以上であるか否かを判断することで、感温磁性体1の周辺の温度(例えば患部温度)が所定の温度以上になっているか否かを確認することができる。例えば、キュリー点が43℃程度の感温磁性体1を用いることにより、患部がハイパーサーミアに適した温度に達しているか否かを精度よく検知することができる。   As described above, when the temperature of the temperature-sensitive magnetic body 1 is increased, the induced electromotive force generated in the pickup coil 3 near the Curie point changes abruptly, and this change is caused by the voltmeter 5 connected to the pickup coil 3. Can be confirmed. That is, the temperature-sensitive magnetic body 1 is arranged in a measurement target part (for example, an affected part in a living body), an alternating magnetic field is generated at a location away from the temperature-sensitive magnetic body 1, and the temperature-sensitive magnetic body 1 is at or above the Curie point. It is possible to confirm whether or not the temperature around the temperature-sensitive magnetic body 1 (for example, the affected part temperature) is equal to or higher than a predetermined temperature. For example, by using the temperature-sensitive magnetic body 1 having a Curie point of about 43 ° C., it is possible to accurately detect whether or not the affected part has reached a temperature suitable for hyperthermia.

このような温度計測方法においては、感温磁性体1の発熱効率が悪いため、感温磁性体1自体を誘導加熱による発熱体として用いることは好適ではない。すなわち、ハイパーサーミアに適用する場合は、感温磁性体1の他、発熱体として別手段を用いる必要がある。例えば、外部からの加熱手段を用いて加熱する方法や、生体内に別途発熱材料を注入・配置し、誘導加熱によって発熱させる方法等が考えられる。外部からの加熱手段としては、例えばサーモトロンのようなものが考えられるが、装置が大掛かりとなるだけでなく、皮下脂肪等によって適切な加温ができない等の問題がある。一方、生体内に別途発熱手段を配置する形態にあっては、感温磁性体とともに必要量の発熱手段、材料を別途用意する煩雑さに加えて、発熱ムラの問題や、発熱手段と感温磁性体とが離隔することによる温度計測誤差等の問題もある。このような問題に鑑み、本発明者らは、発熱体としての機能及び温度計測プローブとしての機能を両立させ、併せて生体内への注入を想定して生体親和性も向上させた全く新しいハイパーサーミア用インプラントを完成させた。以下、本発明のハイパーサーミア用インプラントについて説明する。   In such a temperature measurement method, since the heat generation efficiency of the temperature-sensitive magnetic body 1 is poor, it is not preferable to use the temperature-sensitive magnetic body 1 itself as a heat generation body by induction heating. That is, when applied to hyperthermia, it is necessary to use another means as a heating element in addition to the temperature-sensitive magnetic body 1. For example, a method of heating using an external heating means, a method of injecting and arranging a heat generating material separately in the living body, and generating heat by induction heating, etc. can be considered. As an external heating means, for example, a thermotron or the like can be considered, but there is a problem that not only the apparatus becomes large, but appropriate heating cannot be performed by subcutaneous fat or the like. On the other hand, in the case where the heat generating means is separately arranged in the living body, in addition to the trouble of separately preparing the necessary amount of heat generating means and materials together with the temperature-sensitive magnetic material, the problem of uneven heat generation, the heat generating means and the temperature sensitive There are also problems such as temperature measurement errors due to separation from the magnetic material. In view of such problems, the present inventors have developed a completely new hyperthermia that has both a function as a heating element and a function as a temperature measurement probe, and also improved biocompatibility by assuming injection into the living body. The implant was completed. Hereinafter, the hyperthermia implant of the present invention will be described.

2.ハイパーサーミア用インプラント
図2に、一実施形態に係る本発明のハイパーサーミア用インプラント10(以下、単に「インプラント10」という場合がある。)の概略図を示す。図2に示すように、インプラント10は感温磁性体からなるコア11と、金を含む材料からなる被覆層(シェル)12とからなるコア・シェル構造を有している。
2. Hyperthermia Implant FIG. 2 is a schematic view of a hyperthermia implant 10 of the present invention according to an embodiment (hereinafter, simply referred to as “implant 10”). As shown in FIG. 2, the implant 10 has a core-shell structure including a core 11 made of a temperature-sensitive magnetic material and a coating layer (shell) 12 made of a material containing gold.

コア11は感温磁性体の粒子からなる。感温磁性体としては、組成比の変更、添加物の添加、熱処理等によってキュリー点を任意に設定できる磁性材料からなる磁性体であれば特に限定されるものではない。例えば、Ni−Znフェライト、Mn−Cu−Zn系フェライト等を挙げることができる。これらはキュリー点を43℃程度に設定できるため、ハイパーサーミアに一層好適に用いることができる。   The core 11 is made of particles of a temperature-sensitive magnetic material. The temperature-sensitive magnetic material is not particularly limited as long as it is a magnetic material made of a magnetic material in which the Curie point can be arbitrarily set by changing the composition ratio, adding an additive, heat treatment, or the like. For example, Ni-Zn ferrite, Mn-Cu-Zn based ferrite and the like can be mentioned. Since these can set the Curie point to about 43 ° C., they can be more suitably used for hyperthermia.

コア11の径(感温磁性体の粒子径)は、50μm以上2000μm以下であることが好ましく、50μm以上800μm以下であることがより好ましく、50μm以上300μm以下であることが特に好ましい。尚、「コア11の径(感温磁性体の粒子径)」とは、感温磁性体粒子の最大径をいう。コア11の径を当該範囲内とすることにより、例えば生体内への注入・配置が容易となり、且つ、温度計測素子として適切に機能させることができる。さらに、生体内において毛細血管または新生血管へ流入することによる感温磁性体微粒子の移動を防ぐこともできる。   The diameter of the core 11 (particle diameter of the thermosensitive magnetic material) is preferably 50 μm or more and 2000 μm or less, more preferably 50 μm or more and 800 μm or less, and particularly preferably 50 μm or more and 300 μm or less. The “diameter of the core 11 (particle diameter of the temperature-sensitive magnetic material)” refers to the maximum diameter of the temperature-sensitive magnetic material particles. By setting the diameter of the core 11 within the range, for example, injection / arrangement into a living body becomes easy, and the core 11 can function appropriately as a temperature measuring element. Furthermore, it is possible to prevent movement of the thermosensitive magnetic fine particles due to flowing into capillaries or new blood vessels in the living body.

シェル12は金を含む材料からなる。シェル12には金以外の貴金属や遷移金属(例えばチタンやステンレス鋼)が含まれていてもよいが、発熱効率を一層向上させる観点からは、金のみからなることが好ましい。シェル12の厚みは、0.005μm以上2μm以下であることが好ましく、0.01μm以上1.5μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上1μm以下であることが特に好ましい。シェル12が薄すぎると、インプラント10の発熱効率の増大が十分とならない。また、シェル12が厚すぎると、コア11の誘磁率の影響が低減されてしまい、温度計測素子として適切に機能しなくなる虞がある。尚、後述するように、スパッタリングと無電解メッキとを用いてコア11に金を被覆する場合、厚みが1μm以下のシェル12を容易に形成することができる。   The shell 12 is made of a material containing gold. The shell 12 may contain a noble metal other than gold or a transition metal (for example, titanium or stainless steel), but it is preferably made of only gold from the viewpoint of further improving the heat generation efficiency. The thickness of the shell 12 is preferably 0.005 μm or more and 2 μm or less, more preferably 0.01 μm or more and 1.5 μm or less, and particularly preferably 0.1 μm or more and 1 μm or less. If the shell 12 is too thin, the heat generation efficiency of the implant 10 will not increase sufficiently. On the other hand, if the shell 12 is too thick, the influence of the magnetic inductivity of the core 11 is reduced, and there is a possibility that it does not function properly as a temperature measuring element. As will be described later, when the core 11 is coated with gold using sputtering and electroless plating, the shell 12 having a thickness of 1 μm or less can be easily formed.

上述したように、本発明に係る温度計測においては、温度計測素子を生体内へと注入・配置する。そのため、温度計測素子を生体親和性に優れた材料によって構成することが好ましい。この点、インプラント10は表面が生体親和性に優れる金によって被覆されており、生体に害をなす虞がある物質と生体との接触を低減することができる。例えば、コア11を構成する感温磁性体としてNi系フェライトを用いた場合でも、Niと生体との接触を抑制することができる。また、インプラント10は、感温磁性体からなるコア11の表面に金を含むシェル12が設けられており、これによりインプラント10を誘導加熱した場合の発熱効率が増大する。すなわち、インプラント10をハイパーサーミアの発熱体として使用することができる。一方、コア11に感温磁性体が用いられているので、上述したキュリー点を用いた温度計測プローブとしても適切に機能する。すなわち、本発明に係るインプラント10は、発熱効率に優れるとともに生体親和性に優れ、被計測部(患部)における温度を精度よく計測しつつ、患部を温める発熱体としても適切に機能し得るハイパーサーミア用インプラントとして好適に用いることができる。   As described above, in the temperature measurement according to the present invention, the temperature measuring element is injected and arranged in the living body. Therefore, it is preferable that the temperature measuring element is made of a material excellent in biocompatibility. In this regard, the surface of the implant 10 is coated with gold having excellent biocompatibility, and contact between the living body and a substance that may cause harm to the living body can be reduced. For example, even when Ni-based ferrite is used as the temperature-sensitive magnetic body constituting the core 11, contact between Ni and the living body can be suppressed. In addition, the implant 10 is provided with a shell 12 containing gold on the surface of a core 11 made of a temperature-sensitive magnetic material, thereby increasing the heat generation efficiency when the implant 10 is induction-heated. That is, the implant 10 can be used as a heating element for hyperthermia. On the other hand, since a temperature-sensitive magnetic body is used for the core 11, the core 11 also functions properly as a temperature measurement probe using the above-described Curie point. That is, the implant 10 according to the present invention is excellent in heat generation efficiency and biocompatibility, and is capable of appropriately functioning as a heating element that warms the affected part while accurately measuring the temperature in the measured part (affected part). It can be suitably used as an implant.

3.ハイパーサーミア用インプラントの製造方法
図3、4を参照しつつ、本発明に係るハイパーサーミア用インプラントの製造方法の一例(製造方法S10)について説明する。図3に示すように、製造方法S10においては、第1被覆層を形成する工程S1と、第2被覆層を形成する工程S2とによって、感温磁性体の表面に金を含む被覆層を形成する。図4は、図3の各工程におけるインプラントの形態を概略的に示している。
3. Method for Manufacturing Hyperthermia Implant An example of a method for manufacturing a hyperthermia implant according to the present invention (manufacturing method S10) will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, in the manufacturing method S10, the coating layer containing gold is formed on the surface of the temperature-sensitive magnetic body by the step S1 for forming the first coating layer and the step S2 for forming the second coating layer. To do. FIG. 4 schematically shows the form of the implant in each step of FIG.

工程S1は、感温磁性体の表面に金を含む材料(例えば、金の他、その他貴金属や、チタン、ステンレス鋼等の遷移金属を含む材料等)、好ましくは金のみからなる材料を被覆し、第1被覆層とする工程である。例えば、図4(A)に示すような所定の粒子径の感温磁性体11を用意し、図4(B)に示すように、感温磁性体11の表面に第1被覆層12aを被覆する工程、とすることができる。感温磁性体11の形態については上述した通りである。工程S1は、特に、スパッタリングによって感温磁性体11の表面に金を含む材料、好ましくは金のみからなる材料を被覆する工程とすることが好ましい。簡易な方法にて第1被覆層12aを形成できるとともに第2被覆層12bの形成を容易とすることができるためである。スパッタリングとしては、DCスパッタ、RFスパッタ、マグネトロンスパッタ、或いはイオンビームスパッタ等、公知の手法のいずれも使用可能である。第1被覆層12aの厚みは、5〜20nm程度とすればよい。また、スパッタリングは、感温磁性体粒子の表面の少なくとも一部に行えば、後述する工程S2において感温磁性体粒子の表面の少なくとも一部に被覆層を形成することができ、発熱効率の向上が見込めるが、発熱効率及び生体親和性が一層向上する観点から、表面全体に行うことが好ましい。   In step S1, the surface of the temperature-sensitive magnetic material is coated with a material containing gold (for example, a material containing gold, other noble metals, transition metals such as titanium, stainless steel, etc.), preferably a material made only of gold. , A step of forming a first coating layer. For example, a temperature-sensitive magnetic body 11 having a predetermined particle diameter as shown in FIG. 4 (A) is prepared, and the surface of the temperature-sensitive magnetic body 11 is coated with a first coating layer 12a as shown in FIG. 4 (B). And a process of performing. The form of the temperature-sensitive magnetic body 11 is as described above. In particular, the step S1 is preferably a step of coating the surface of the temperature-sensitive magnetic body 11 with a material containing gold, preferably a material made only of gold, by sputtering. This is because the first coating layer 12a can be formed by a simple method and the second coating layer 12b can be easily formed. As the sputtering, any known method such as DC sputtering, RF sputtering, magnetron sputtering, or ion beam sputtering can be used. The thickness of the 1st coating layer 12a should just be about 5-20 nm. Further, if the sputtering is performed on at least a part of the surface of the temperature-sensitive magnetic substance particle, a coating layer can be formed on at least a part of the surface of the temperature-sensitive magnetic substance particle in step S2 to be described later, thereby improving the heat generation efficiency. However, from the viewpoint of further improving the heat generation efficiency and biocompatibility, it is preferably performed on the entire surface.

工程S2は、工程S1にて形成した第1被覆層の表面に、金を含む材料(例えば、金の他、その他貴金属や、チタン、ステンレス鋼等の遷移金属を含む材料等)、好ましくは金のみからなる材料を被覆し、第2被覆層とする工程である。例えば、図4(C)に示すように、第1被覆層12aの表面に第2被覆層12bを被覆する工程、とすることができる。工程S2においては、特に、無電解メッキによって第2被覆層12bを形成することが好ましい。例えば亜硫酸タイプの還元金メッキを用いた無電解金メッキによって、金からなる第2被覆層12bを形成することができる。工程S2では、第1被覆層12aと第2被覆層12bとの合計の厚みを0.005μm以上2μm以下とすることが好ましく、0.01μm以上1.5μm以下とすることがより好ましく、0.1μm以上1μm以下とすることが特に好ましい。尚、工程S2で無電解メッキにより第2被覆層12bを形成した場合、第1被覆層12aと第2被覆層12bとの合計の厚みを1μm以下とすることができる。このような厚みであれば、製造したインプラントを、生体内の温度計測プローブとして、また、誘導加熱によって生体内の被計測部を加温する発熱体として、好適に用いることができる。   Step S2 is a material containing gold on the surface of the first coating layer formed in step S1 (for example, other than gold, other precious metals, materials containing transition metals such as titanium, stainless steel, etc.), preferably gold. This is a step of coating a material consisting of only to form a second coating layer. For example, as shown in FIG. 4C, a step of coating the surface of the first coating layer 12a with the second coating layer 12b can be performed. In step S2, it is particularly preferable to form the second coating layer 12b by electroless plating. For example, the second coating layer 12b made of gold can be formed by electroless gold plating using sulfite-type reduced gold plating. In step S2, the total thickness of the first coating layer 12a and the second coating layer 12b is preferably 0.005 μm or more and 2 μm or less, more preferably 0.01 μm or more and 1.5 μm or less. It is particularly preferable that the thickness be 1 μm or more and 1 μm or less. In addition, when the 2nd coating layer 12b is formed by electroless plating at process S2, the total thickness of the 1st coating layer 12a and the 2nd coating layer 12b can be 1 micrometer or less. With such a thickness, the manufactured implant can be suitably used as a temperature measurement probe in a living body or as a heating element that heats a measurement target in the living body by induction heating.

工程S1及びS2を経て、感温磁性体11からなるコアと、金を含む被覆層12(12a、12b)からなるシェルと、を備えたインプラント10を製造することができる。上述したように、インプラント10は発熱効率に優れるとともに生体親和性に優れ、被計測部(患部)における温度を精度よく計測しつつ、患部を温める発熱体としても適切に機能し得るハイパーサーミア用インプラントとして好適に用いることができる。   Through steps S1 and S2, an implant 10 including a core made of a temperature-sensitive magnetic body 11 and a shell made of a coating layer 12 (12a, 12b) containing gold can be manufactured. As described above, the implant 10 has excellent heat generation efficiency and biocompatibility, and can be used as a hyperthermia implant that can appropriately function as a heating element that warms the affected area while accurately measuring the temperature in the measured area (affected area). It can be used suitably.

以下、実施例に基づいて、本発明に係るハイパーサーミア用インプラントについてさらに詳述する。   Hereinafter, based on an Example, the implant for hyperthermia which concerns on this invention is further explained in full detail.

<実験1:発熱材料の選定及び発熱効率評価>
まず、インプラントの発熱効率を向上させるために最適な発熱材料の選定を行った。本発明において必要となる発熱効率の高い金属とは、以下の基準により選定することができる。
(1)高周波磁場により高い発熱効率を有する。
(2)化学的性質が安定し、生体親和性に優れる。
<Experiment 1: Selection of exothermic material and evaluation of exothermic efficiency>
First, an optimal heat generating material was selected to improve the heat generation efficiency of the implant. The metal having high heat generation efficiency required in the present invention can be selected according to the following criteria.
(1) High heat generation efficiency due to a high-frequency magnetic field.
(2) Chemical properties are stable and biocompatibility is excellent.

条件(1)を満たすためには、鉄損(渦電流損、ヒステリシス損)が大きな材料が望ましい。特に渦電流損の場合、電気伝導率が大きければ大きいほど、発熱量が大きくなる。さらに、条件(2)を満たすため、生体に与える金属アレルギーや、毒性、発癌性等について配慮しつつ材料の選定を行った。選定した発熱材料の詳細を下記表1に示す。   In order to satisfy the condition (1), a material having a large iron loss (eddy current loss, hysteresis loss) is desirable. Particularly in the case of eddy current loss, the greater the electrical conductivity, the greater the amount of heat generated. Furthermore, in order to satisfy the condition (2), materials were selected in consideration of metal allergy, toxicity, carcinogenicity, etc. given to the living body. Details of the selected heat generating materials are shown in Table 1 below.

Figure 2011251042
Figure 2011251042

図5に示すようなシステム20を用い、選定した発熱材料の発熱効率を実際に調べた。実験手順は下記の通りである。
(1)評価対象21(発熱材料)を試験管22に入れ、純水と混合する。
(2)光ファイバ温度計24を評価対象21の中心部に設置する。
(3)出力コイル23の中心軸上面5cmの位置に、評価対象21を設置する。
(4)誘導電源25から出力コイル23に電流を流し、評価対象21に磁場を引加し、誘導加熱を行う。
(5)光ファイバ温度計24で測定した温度値をコンピュータ26に記録する。
(6)測定開始から600秒後、誘導加熱を停止する。
Using the system 20 as shown in FIG. 5, the heat generation efficiency of the selected heat generating material was actually examined. The experimental procedure is as follows.
(1) Put the evaluation object 21 (heat generating material) in the test tube 22 and mix with pure water.
(2) The optical fiber thermometer 24 is installed at the center of the evaluation target 21.
(3) The evaluation target 21 is installed at a position 5 cm above the central axis of the output coil 23.
(4) A current is supplied from the induction power supply 25 to the output coil 23, a magnetic field is applied to the evaluation target 21, and induction heating is performed.
(5) The temperature value measured by the optical fiber thermometer 24 is recorded in the computer 26.
(6) After 600 seconds from the start of measurement, induction heating is stopped.

実験条件は下記の通りとした。
誘導電流:501A
周波数:190kHz
測定位置及び距離:出力コイルの中心軸でコイル上面から5cm(3.87mT)
純水:50μL
測定時間:600s
The experimental conditions were as follows.
Induction current: 501A
Frequency: 190kHz
Measurement position and distance: 5 cm (3.87 mT) from the top surface of the coil at the center axis of the output coil
Pure water: 50 μL
Measurement time: 600s

結果を図6に示す。図6より、上記手順にて感温磁性体のみを誘導加熱した場合は、600秒経過した後であっても温度は25℃から30℃までしか上昇していなかった(昇温度速度:0.017℃/s)。一方、金、チタン及びステンレス鋼に係る発熱材料は、それぞれ感温磁性体よりも発熱効率が最も高かった。特に金からなる発熱材料が最も発熱効率に優れ、100秒間誘導加熱を行った時点で、温度が25℃から50℃まで上昇した(昇温速度:0.250℃/s)。チタンからなる発熱材料、及びステンレス鋼からなる発熱材料については、いずれも昇温速度は0.1℃/s程度であった。以上より、誘導加熱を行い発熱体として機能させる観点からは、感温磁性体のみを用いることは好適でなく、感温磁性体の発熱効率を向上させるため、金を含む材料、好ましくは金のみからなる材料を併用することが好ましいことがわかった。   The results are shown in FIG. From FIG. 6, when only the temperature-sensitive magnetic material was induction-heated by the above procedure, the temperature increased only from 25 ° C. to 30 ° C. even after 600 seconds had passed (temperature increase rate: 0. 0). 017 ° C./s). On the other hand, the heat generation materials related to gold, titanium, and stainless steel each had the highest heat generation efficiency than the temperature-sensitive magnetic material. In particular, the heat generating material made of gold has the highest heat generation efficiency, and when the induction heating was performed for 100 seconds, the temperature rose from 25 ° C. to 50 ° C. (temperature increase rate: 0.250 ° C./s). The heating rate for both the heating material made of titanium and the heating material made of stainless steel was about 0.1 ° C./s. From the above, from the viewpoint of performing induction heating and functioning as a heating element, it is not suitable to use only the temperature-sensitive magnetic body, and in order to improve the heat generation efficiency of the temperature-sensitive magnetic body, a material containing gold, preferably only gold. It has been found preferable to use a material comprising

上記実験により発熱効率に優れる材料は金であることがわかった。そこで、金を感温磁性体と併用することを想定し、種々の実験を行った。   From the above experiment, it was found that the material having excellent heat generation efficiency is gold. Therefore, various experiments were conducted on the assumption that gold is used in combination with a temperature-sensitive magnetic material.

<実験2:予備実験>
まず、予備実験として金と感温磁性体とをそれぞれ1.0g、合計2.0g用意し、混合粉体としてその発熱特性を調べた。その結果、金と感温磁性体との混合粉体においては発熱むらが生じることがわかった。また、混合粉体とする場合、感温磁性体単独よりも体積が増加し、臨床応用にあたって患者への負担が懸念された。そこで、感温磁性体の表面を金で被覆することにより上記発熱むらの問題の解決及び体積の減少を図った。
<Experiment 2: Preliminary experiment>
First, as a preliminary experiment, 1.0 g each of gold and a temperature-sensitive magnetic material was prepared, and the heat generation characteristics of the mixed powder were examined. As a result, it was found that uneven heat generation occurs in the mixed powder of gold and the temperature-sensitive magnetic material. In addition, when the powder mixture was used, the volume increased compared to the temperature-sensitive magnetic substance alone, and there was a concern about the burden on patients during clinical application. Accordingly, the surface of the temperature-sensitive magnetic body was covered with gold to solve the problem of uneven heat generation and to reduce the volume.

<実験3:感温磁性体への金被覆>
感温磁性体の表面を金で被覆するには、金メッキすることが好適である。しかしながら、感温磁性体は絶縁体であるため、そのままでは、金メッキ手法として一般に使用されていた無電解金メッキを行うことができない。ここで、絶縁体の表面を無電解金メッキするためには、下地処理としてNiによる被覆を行う必要があるが、Niは生体親和性に劣り、発癌性等の虞がある。よって、下地処理をNiで行うことは、ハイパーサーミア用インプラントとして好適とはいえない。発明者らは鋭意検討した結果、下地としてNiを用いない新しい下地処理を発明した。この方法とは、感温磁性体の表面にスパッタリングで金を第1層として被覆し、その表面に無電解金メッキにより第2層を形成する方法である。このようにして、感温磁性体の表面に金が被覆されたインプラントとすることで、下記の効果が奏される。
(1)金をより均一に感温磁性体に接着でき、発熱むらを抑えることができる。
(2)発熱材料と感温磁性体とを個別に混合する場合と比較し、総体積を1/2程度に抑えることができ、患者に与える負担を低減できる。
(3)下地処理に生体親和性に劣るNiを用いていないため、生体親和性に優れるインプラントとすることができる。さらに言えば、感温磁性体自体と生体との接触が低減されるため、例えば感温磁性体としてNi系フェライトを用いた場合に、Niと生体との接触を抑制することもできる。
(4)スパッタリングにより形成した金の薄膜を、無電解金メッキによる厚い層で覆うことにより、金被覆層の耐久性を向上させることができる。
<Experiment 3: Gold coating on temperature-sensitive magnetic material>
In order to coat the surface of the temperature-sensitive magnetic body with gold, gold plating is preferable. However, since the temperature-sensitive magnetic material is an insulator, electroless gold plating generally used as a gold plating method cannot be performed as it is. Here, in order to perform electroless gold plating on the surface of the insulator, it is necessary to perform coating with Ni as a base treatment, but Ni is inferior in biocompatibility and may be carcinogenic. Therefore, it is not preferable to perform the base treatment with Ni as a hyperthermia implant. As a result of intensive studies, the inventors have invented a new base treatment that does not use Ni as the base. In this method, the surface of the temperature-sensitive magnetic material is coated with gold as a first layer by sputtering, and the second layer is formed on the surface by electroless gold plating. Thus, the following effect is show | played by setting it as the implant by which the surface of the thermosensitive magnetic body was coat | covered with gold | metal | money.
(1) Gold can be more uniformly bonded to the temperature-sensitive magnetic material, and uneven heat generation can be suppressed.
(2) Compared with the case where the heat generating material and the temperature-sensitive magnetic material are individually mixed, the total volume can be suppressed to about ½, and the burden on the patient can be reduced.
(3) Since Ni which is inferior in biocompatibility is not used for the base treatment, an implant excellent in biocompatibility can be obtained. Furthermore, since the contact between the temperature-sensitive magnetic body itself and the living body is reduced, for example, when Ni-based ferrite is used as the temperature-sensitive magnetic body, the contact between Ni and the living body can be suppressed.
(4) By covering the gold thin film formed by sputtering with a thick layer by electroless gold plating, the durability of the gold coating layer can be improved.

(スパッタによる下地処理、第1層の形成)
第1層を形成するスパッタリング装置は下記装置を仕様した。
装置:イオンスパッタ(日立那珂精器株式会社製)
仕様: ターゲット … 金リング状
放電電圧 … DC500V、2400Vの2段切換
モード … コーティング、イオンボンバード親水性処理
排気ポンプ … 50l/min油回転真空ポンプ
放電電圧印加法 … 自動スローアップ方式
試料台 … 直径80mm
真空度調節 … ニードルバルブ式(雰囲気ガス注入口付)
タイマ … 電子タイマ(0〜10分)
指示計器 … ピラニ真空計、イオン電流計
電源 … AC100V 50/60Hz 1kVA
(Pretreatment by sputtering, formation of the first layer)
The sputtering apparatus for forming the first layer was specified as follows.
Equipment: Ion Sputter (Hitachi Naka Seiki Co., Ltd.)
Specifications: Target ... Gold ring discharge voltage ... DC500V, 2400V two-stage switching mode ... Coating, ion bombardment hydrophilic treatment exhaust pump ... 50 l / min oil rotary vacuum pump discharge voltage application method ... Automatic slow-up type sample stage ... Diameter 80mm
Vacuum degree adjustment ... Needle valve type (with atmospheric gas inlet)
Timer ... Electronic timer (0 to 10 minutes)
Indicator instrument… Pirani vacuum gauge, ion ammeter power supply… AC100V 50 / 60Hz 1kVA

スパッタリングは下記の流れで行った。
(1)感温磁性体0.5gを試料皿に採り、試料台に載せる。
(2)試料雰囲気の真空度を0.05Torr程度で安定させる。
(3)10分間スパッタを行う。
(4)(3)を3回繰り返す。
(5)試料を取り出し、試料皿を軽く振り、未スパッタ部分を表面に向ける。
(6)感温磁性体の表面全体に金が付着するまで、(2)〜(5)を繰り返す。
Sputtering was performed according to the following flow.
(1) Take 0.5 g of the temperature-sensitive magnetic material on the sample plate and place it on the sample table.
(2) The degree of vacuum in the sample atmosphere is stabilized at about 0.05 Torr.
(3) Sputter for 10 minutes.
(4) Repeat (3) three times.
(5) Take out the sample, shake the sample dish lightly, and direct the unsputtered part to the surface.
(6) Repeat (2) to (5) until gold adheres to the entire surface of the temperature-sensitive magnetic material.

(無電解金メッキ、第2層の形成)
スパッタリングによって感温磁性体に金の第1層を形成したのち、無電解金メッキを行って第2層を形成し、ハイパーサーミア用インプラントを作製した。無電解金メッキ時の溶液としては、亜硫酸タイプの還元金メッキを用いた。ここで、金メッキ実施時間を変更し、メッキ厚の異なる3種類のハイパーサーミア用インプラントを用意した(実施例1〜3)。また、スパッタリング処理の条件を変更したハイパーサーミア用インプラントも1種類用意した(実施例4)。ここで、スパッタリング処理において、感温磁性体微粒子の全面にスパッタしたもの(実施例1〜3)を「フル金メッキ」、感温磁性体微粒子の半面だけをスパッタしたもの(実施例4)を「一部金メッキ」とよぶ。用意した4種類のハイパーサーミア用インプラントについて、蛍光X線膜厚計を用いて被覆層の厚み(第1層と第2層との合計平均厚み)を計測したところ、下記の通りとなった。
(実施例1)フル金メッキ、無電解金メッキ30分 … 平均厚み:0.364μm
(実施例2)フル金メッキ、無電解金メッキ60分 … 平均厚み:0.778μm
(実施例3)フル金メッキ、無電解金メッキ120分 … 平均厚み:0.754μm
(実施例4)一部金メッキ、無電解金メッキ120分 … 平均厚み:0.823μm
(Electroless gold plating, formation of second layer)
After forming a first gold layer on the temperature-sensitive magnetic material by sputtering, electroless gold plating was performed to form a second layer, thereby producing a hyperthermia implant. As a solution for electroless gold plating, sulfite type reduced gold plating was used. Here, the gold plating implementation time was changed, and three types of hyperthermia implants with different plating thicknesses were prepared (Examples 1 to 3). Moreover, one type of hyperthermia implant in which the sputtering process conditions were changed was also prepared (Example 4). Here, in the sputtering process, “full gold plating” is obtained by sputtering the entire surface of the temperature-sensitive magnetic fine particles (Examples 1 to 3), and only one half of the temperature-sensitive magnetic fine particles is sputtered (Example 4). It is called "partial gold plating". About the four types of prepared hyperthermia implants, the thickness of the coating layer (total average thickness of the first layer and the second layer) was measured using a fluorescent X-ray film thickness meter, and the results were as follows.
(Example 1) Full gold plating, electroless gold plating 30 minutes ... Average thickness: 0.364 μm
(Example 2) Full gold plating, electroless gold plating 60 minutes ... Average thickness: 0.778 μm
(Example 3) Full gold plating, electroless gold plating 120 minutes ... Average thickness: 0.754 μm
(Example 4) Partial gold plating, electroless gold plating 120 minutes ... Average thickness: 0.823 μm

結果から分かるように、スパッタリング及び無電解金メッキによって被覆層を形成する場合、被覆層の厚みは無電解金メッキ時間にかかわらず1μm以下となることがわかる。すなわち、スパッタリングで下地処理した感温磁性体に無電解金メッキを実施する場合は、無電解金メッキ時間に比例して被覆層の厚みが増加し続けるのではなく、一定厚みとなるとその厚さで保持されることを知見した。   As can be seen from the results, when the coating layer is formed by sputtering and electroless gold plating, the thickness of the coating layer is 1 μm or less regardless of the electroless gold plating time. That is, when electroless gold plating is performed on a temperature-sensitive magnetic material that has been ground-treated by sputtering, the thickness of the coating layer does not continue to increase in proportion to the electroless gold plating time, but is maintained at that thickness when the thickness is constant. I found out that

<実験4:ハイパーサーミア用インプラントの発熱特性>
図5に示すようなシステム20を用いて、実施例1〜4に係るハイパーサーミア用インプラントについて、それぞれ発熱特性を評価した。具体的には下記の手順にて評価実験を行った。
(1)評価対象21(ハイパーサーミア用インプラント)を試験管22に入れ、純水と混合する。
(2)温度センサ24を評価対象21の中心部に設置する。
(3)出力コイル23の中心軸上面の所定位置に、評価対象21を設置する。
(4)誘導電源25から出力コイル23に電流を流し、評価対象21に磁場を引加し、誘導加熱を行う。
(5)温度センサ24で測定した温度値をコンピュータ26に記録する。
(6)所定の測定時間に達した後、誘導加熱を停止する。ただし、温度が65℃を超えた場合は実験を直ちに停止する。
<Experiment 4: Heat generation characteristics of hyperthermia implant>
Using the system 20 as shown in FIG. 5, the heat generation characteristics of the hyperthermia implants according to Examples 1 to 4 were evaluated. Specifically, an evaluation experiment was performed according to the following procedure.
(1) Put the evaluation target 21 (hyperthermia implant) in the test tube 22 and mix it with pure water.
(2) The temperature sensor 24 is installed at the center of the evaluation target 21.
(3) The evaluation target 21 is installed at a predetermined position on the upper surface of the center axis of the output coil 23.
(4) A current is supplied from the induction power supply 25 to the output coil 23, a magnetic field is applied to the evaluation target 21, and induction heating is performed.
(5) The temperature value measured by the temperature sensor 24 is recorded in the computer 26.
(6) After reaching a predetermined measurement time, induction heating is stopped. However, if the temperature exceeds 65 ° C, the experiment is immediately stopped.

実験条件は下記の通りとした。
評価対象の質量:1.0g
誘導電流:500A
周波数:190Hz
測定位置と距離:実施例3については、出力コイルの上面1cm、3cm及び5cmの3種類、実施例1、2及び4については、出力コイルの上面5cm
純水:50μL
測定時間:500秒
The experimental conditions were as follows.
Evaluation target mass: 1.0 g
Induction current: 500A
Frequency: 190Hz
Measurement position and distance: For Example 3, the upper surface of the output coil is 1 cm, 3 cm, and 5 cm. For Examples 1, 2, and 4, the upper surface of the output coil is 5 cm.
Pure water: 50 μL
Measurement time: 500 seconds

(無電解金メッキ時間と発熱効率との関係)
結果を図7に示す。図7より、実施例1に係るハイパーサーミア用インプラントについては、25.0℃から43.8℃まで、実施例2に係るハイパーサーミア用インプラントについては、27.2℃から44.9℃まで、実施例3に係るハイパーサーミア用インプラントについては、25.0℃から45.3℃まで、それぞれ温度上昇が確認できた。すなわち、いずれについても感温磁性体単独の場合よりも発熱効率に優れていた。
(Relationship between electroless gold plating time and heat generation efficiency)
The results are shown in FIG. From FIG. 7, the hyperthermia implant according to Example 1 is from 25.0 ° C. to 43.8 ° C., and the hyperthermia implant according to Example 2 is from 27.2 ° C. to 44.9 ° C. As for the hyperthermia implant according to No. 3, an increase in temperature was confirmed from 25.0 ° C. to 45.3 ° C., respectively. That is, in any case, the heat generation efficiency was superior to the case of the temperature-sensitive magnetic substance alone.

実施例1〜3に係るハイパーサーミア用インプラントそれぞれについて、実験開始200秒間の昇温速度を求めたところ、実施例1については平均0.078℃/s、実施例2については0.081℃/s、実施例3については平均0.092℃/sの速度で温度上昇していることがわかった。これより、無電解金メッキ時間が長いほど、発熱効率に優れることがわかった。   For each of the hyperthermia implants according to Examples 1 to 3, the temperature increase rate for 200 seconds from the start of the experiment was determined. As a result, the average for Example 1 was 0.078 ° C./s, and the example 2 was 0.081 ° C./s. In Example 3, it was found that the temperature increased at an average rate of 0.092 ° C./s. From this, it was found that the longer the electroless gold plating time, the better the heat generation efficiency.

(無電解金メッキ面積(スパッタ面積)と発熱効率との関係)
実施例3に係るハイパーサーミア用インプラントと、実施例4に係るハイパーサーミア用インプラントとについて、発熱効率を比較した。結果を図8に示す。上述したように、190Hz,7.82mTの高周波磁場を500秒間印加したところ、実施例3に係るハイパーサーミア用インプラントについては、25.0℃から45.3℃まで温度が上昇することを確認できた。一方、実施例4に係るハイパーサーミア用インプラントについては、25.0℃から45.2℃まで温度が上昇することを確認できた。すなわち、双方とも感温磁性体単独の場合よりも発熱効率に優れており、且つ、双方とも同程度の温度まで上昇することを確認できた。
(Relationship between electroless gold plating area (sputter area) and heat generation efficiency)
The heat generation efficiency was compared between the hyperthermia implant according to Example 3 and the hyperthermia implant according to Example 4. The results are shown in FIG. As described above, when a high frequency magnetic field of 190 Hz and 7.82 mT was applied for 500 seconds, it was confirmed that the temperature of the hyperthermia implant according to Example 3 increased from 25.0 ° C. to 45.3 ° C. . On the other hand, about the hyperthermia implant which concerns on Example 4, it has confirmed that temperature rose from 25.0 degreeC to 45.2 degreeC. That is, it was confirmed that both were superior in heat generation efficiency than the case of the temperature-sensitive magnetic material alone, and both rose to the same temperature.

実施例3及び4に係るハイパーサーミア用インプラントそれぞれについて、実験開始200秒間の昇温速度を求めたところ、上述の通り、実施例3については平均0.092℃/sの速度で温度上昇しているのに対し、実施例4については平均0.084℃/sの速度で温度上昇していることがわかった。これにより、無電解金メッキ面積(スパッタ面積)が大きいほど、発熱効率に優れることがわかった。   For each of the hyperthermia implants according to Examples 3 and 4, when the temperature increase rate for 200 seconds from the start of the experiment was determined, as described above, the temperature increased for Example 3 at an average rate of 0.092 ° C./s. On the other hand, in Example 4, it was found that the temperature increased at an average rate of 0.084 ° C./s. Thus, it was found that the larger the electroless gold plating area (sputter area), the better the heat generation efficiency.

<実験5:感温磁性体と、スパッタリングを行った場合の感温磁性体と、ハイパーサーミア用インプラント(上記実施例3)との発熱効率の比較>
新たに感温磁性体、スパッタリングのみを行った感温磁性体、及び上記実施例3と同様にして作製したハイパーサーミア用インプラントを用意し、発熱効率の比較を行った。結果を図9に示す。190Hz,7.82mTの高周波磁場を500秒間印加したところ、感温磁性体は25.5℃から30.7℃まで、スパッタリング感温磁性体は24.9℃から43.6℃まで、ハイパーサーミア用インプラントは25.0℃から48.6℃まで温度が上昇することを確認できた。これにより、スパッタリングのみでもある程度の発熱効率の向上が見込めるものの、さらに無電解金メッキを行ったほうが、発熱効率が一層向上することがわかった。
<Experiment 5: Comparison of heat generation efficiency between thermosensitive magnetic body, thermosensitive magnetic body in case of sputtering, and hyperthermia implant (Example 3)>
A new thermosensitive magnetic body, a thermosensitive magnetic body that was only sputtered, and a hyperthermia implant prepared in the same manner as in Example 3 were prepared, and the heat generation efficiency was compared. The results are shown in FIG. When a high frequency magnetic field of 190 Hz and 7.82 mT is applied for 500 seconds, the temperature-sensitive magnetic material is from 25.5 ° C. to 30.7 ° C., the sputtering temperature-sensitive magnetic material is from 24.9 ° C. to 43.6 ° C., for hyperthermia It was confirmed that the temperature of the implant rose from 25.0 ° C. to 48.6 ° C. As a result, although it was expected that the heat generation efficiency could be improved to some extent only by sputtering, it was found that the heat generation efficiency was further improved by performing electroless gold plating.

感温磁性体、スパッタリングのみを行った感温磁性体、及びハイパーサーミア用インプラントのそれぞれについて、実験開始200秒間の昇温速度を求めたところ、感温磁性体については0.010℃/s、スパッタリング感温磁性体については0.085℃/s、ハイパーサーミア用インプラントについては0.107℃/sの速度で温度上昇していることがわかった。この結果からも、スパッタリングのみでもある程度の発熱効率の向上が見込めるものの、さらに無電解金メッキを行ったほうが、発熱効率が一層向上することがわかった。   For each of the temperature-sensitive magnetic material, the temperature-sensitive magnetic material subjected only to sputtering, and the hyperthermia implant, the temperature increase rate for 200 seconds from the start of the experiment was determined. The temperature-sensitive magnetic material was 0.010 ° C./s, sputtering. It was found that the temperature was increased at a rate of 0.085 ° C./s for the thermosensitive magnetic material and 0.107 ° C./s for the hyperthermia implant. From these results, it was found that although the heat generation efficiency can be improved to some extent by sputtering alone, the heat generation efficiency is further improved by electroless gold plating.

<実験6:測定距離と発熱特性との関係>
実施例3に係るハイパーサーミア用インプラントの設置位置について、出力コイル23の上面からの距離を1cm、3cm、及び5cmに変化させた場合のそれぞれの発熱特性を評価した。結果を図10に示す。図10より、距離1cmの場合は75秒間で65℃まで、3cmの場合は250秒間で60℃まで、5cmの場合は250秒間で47℃まで温度が上昇することがわかった。尚、190kHz、500Aの高周波電流から発生した磁束密度は1cmの場合では31.6mT、3cmの場合では24.33mT、5cmの場合では7.82mTとなった。この結果から、出力コイル23までの距離が近ければ近いほど、磁束密度が大きく、磁束密度が大きくなるとハイパーサーミア用インプラントの渦電流損及びヒステリシス損が大きくなり、損失が大きくなることによって、発熱効率が高くなることがわかった。
<Experiment 6: Relationship between measurement distance and heat generation characteristics>
About the installation position of the implant for hyperthermia which concerns on Example 3, each heat_generation | fever characteristic at the time of changing the distance from the upper surface of the output coil 23 to 1 cm, 3 cm, and 5 cm was evaluated. The results are shown in FIG. From FIG. 10, it was found that the temperature rises to 65 ° C. in 75 seconds when the distance is 1 cm, increases to 60 ° C. in 250 seconds in the case of 3 cm, and increases to 47 ° C. in 250 seconds in the case of 5 cm. The magnetic flux density generated from the high frequency current of 190 kHz and 500 A was 31.6 mT in the case of 1 cm, 24.33 mT in the case of 3 cm, and 7.82 mT in the case of 5 cm. From this result, the shorter the distance to the output coil 23 is, the larger the magnetic flux density becomes. As the magnetic flux density increases, the eddy current loss and hysteresis loss of the hyperthermia implant increase, and the loss increases, thereby increasing the heat generation efficiency. I found it to be higher.

ここで、距離1cm及び3cmの条件では、温度が感温磁性体のキュリー点に到達の後、さらに温度上昇し続けることが確認できるのに対し、距離5cmの条件では、キュリー点に到達の後、ほぼ一定温度となることが確認できた。すなわち、ハイパーサーミア用インプラントを所定温度以上に制御・維持できるものと考えられ、本発明に係るハイパーサーミア用インプラントは、生体内の加温保持に好適に用いられることがわかった。   Here, it can be confirmed that the temperature continues to rise after reaching the Curie point of the temperature-sensitive magnetic material under the conditions of distances of 1 cm and 3 cm, whereas after reaching the Curie point under the condition of distance of 5 cm. It was confirmed that the temperature was almost constant. That is, it is considered that the hyperthermia implant can be controlled and maintained at a predetermined temperature or higher, and it has been found that the hyperthermia implant according to the present invention is suitably used for maintaining warming in a living body.

<実験7:耐久性試験>
ハイパーサーミアにおいては生体内でインプラントの誘導加熱を繰り返すことが想定され、インプラントの耐久性が必要となる。インプラントの金被覆層が、誘導加熱の繰り返しによりひび割れ或いは剥離するようなことがあると、ハイパーサーミアに用いることが難しくなる。そこで、以下の試験により本発明に係るハイパーサーミア用インプラントの耐久性を評価した。耐久試験は、上記実験4と同様の条件における誘導加熱を、50回繰り返すことにより行った。結果を図11に示す。図11に示すように、測定時間600秒間において、繰り返し試験における50回とも、インプラントがほぼ同じ温度まで上昇することがわかった。ただし、昇温度過程において標準偏差が大きいこともわかった。図12に実験開始200秒間の昇温速度平均値を示す。図12より、試行毎に昇温速度が変動していることがわかるが、標準偏差は1.03℃/sであり、変動は小さいことがわかった。また、電子顕微鏡にて耐久試験前後の表面観察を行ったところ、耐久試験前後において金被膜の剥離等は認められなかった。すなわち、本発明に係るハイパーサーミア用インプラントは生体内での使用において耐久性に問題ないことが示唆された。
<Experiment 7: Durability test>
In hyperthermia, it is assumed that the induction heating of the implant is repeated in vivo, and the durability of the implant is required. If the gold coating layer of the implant is cracked or peeled off due to repeated induction heating, it becomes difficult to use for hyperthermia. Therefore, the durability of the hyperthermia implant according to the present invention was evaluated by the following test. The durability test was performed by repeating induction heating under the same conditions as in Experiment 4 50 times. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 11, it was found that the implant rose to almost the same temperature in the measurement time of 600 seconds and 50 times in the repeated test. However, it was also found that the standard deviation was large in the temperature rising process. FIG. 12 shows the average temperature increase rate for 200 seconds from the start of the experiment. From FIG. 12, it can be seen that the rate of temperature increase varies from trial to trial, but the standard deviation is 1.03 ° C./s, indicating that the variation is small. Further, when the surface was observed before and after the durability test with an electron microscope, no peeling of the gold film was observed before and after the durability test. That is, it was suggested that the hyperthermia implant according to the present invention has no problem in durability when used in vivo.

以上より、本発明に係るハイパーサーミア用インプラントは、誘導加熱により発熱体として適切に機能し得ることがわかった。続いて、本発明に係るハイパーサーミア用インプラントについて、温度計測プローブとしての評価を行った。すなわち、本発明に係るハイパーサーミア用インプラントが、患部を加温する発熱体、及び、患部の温度を計測する温度計測プローブの双方の機能を有することを以下の通り確認した。   From the above, it was found that the hyperthermia implant according to the present invention can function appropriately as a heating element by induction heating. Subsequently, the hyperthermia implant according to the present invention was evaluated as a temperature measurement probe. That is, it was confirmed that the hyperthermia implant according to the present invention has the functions of both a heating element for heating an affected part and a temperature measuring probe for measuring the temperature of the affected part as follows.

<実験8:誘導加熱・ワイヤレス温度計測システムの妥当性の評価>
本発明に係るハイパーサーミア用インプラントに高周波磁場を印加し、インプラントがキュリー点に達したか否かを磁束ベクトルの変化に伴うピックアップコイルの誘導電圧として非接触で測定可能か否かを検証した。
<Experiment 8: Evaluation of validity of induction heating and wireless temperature measurement system>
A high frequency magnetic field was applied to the hyperthermia implant according to the present invention, and whether or not the implant reached the Curie point was verified as a non-contact measurement as an induction voltage of the pickup coil accompanying a change in the magnetic flux vector.

図13に示すようなシステム30を用いて実験を行った。実験手順は下記の通りである。
(1)ハイパーサーミア用インプラント21を樹脂性試験管22(栄研器材株式会社)に入れ、純水と混合する。
(2)出力コイル23で発生した磁束に対し、サーチコイル28(外径11.5mm、内径10.0mm、巻数1ターン、直流抵抗値0.8Ω、線径0.08cmのエナメル線を30本撚り合わせたリッツ線)の中心軸が平行になるように設置し、ピックアップコイル27(外径16.50mm、内径10.00mm、巻数10ターン、直流抵抗値1.0Ω、サーチコイル28と同様の素材、コイルの周りをアクリル樹脂(GM9002、不図示)で包埋加工)が磁束と直交するように設置する。サーチコイル28で検出した信号を参照信号とし、ピックアップコイル27で検出した信号を測定信号とするようにデジタルロックインアンプ29(東陽テクニカ社製、7265)に接続し、磁束ベクトルの変化に伴うピックアップコイル27の誘導起電力を同期検波する。
(3)ハイパーサーミア用インプラント21が、出力コイル23の上面から中心軸に沿って3cm離れた位置となるように、試験管22を設置する。
(4)光ファイバ温度計24のセンサをハイパーサーミア用インプラント21の中心部位に設置し、PC16で温度変化を自動計測する。
(5)誘導電源25の電源を入れ、190kHz、500Aの高周波電流を出力コイル23に流し、高周波磁場を発生させる。
(6)デジタルロックインアンプ29に表示された電圧値を光ファイバ温度計24に表示された温度を基準として記録する。
Experiments were performed using a system 30 as shown in FIG. The experimental procedure is as follows.
(1) The hyperthermia implant 21 is placed in a resinous test tube 22 (Eiken Equipment Co., Ltd.) and mixed with pure water.
(2) The search coil 28 (30 enamel wires having an outer diameter of 11.5 mm, an inner diameter of 10.0 mm, a number of turns of 1, a DC resistance value of 0.8Ω, and a wire diameter of 0.08 cm) against the magnetic flux generated in the output coil 23 Installed so that the central axis of the twisted litz wire is parallel, the pickup coil 27 (outer diameter 16.50 mm, inner diameter 10.00 mm, number of turns 10 turns, DC resistance value 1.0Ω, similar to the search coil 28 The surroundings of the material and the coil are installed so that acrylic resin (GM9002, not shown) is orthogonal to the magnetic flux. A signal detected by the search coil 28 is used as a reference signal, and a signal detected by the pickup coil 27 is used as a measurement signal so that the signal is connected to a digital lock-in amplifier 29 (Toyo Technica Corp., 7265). The induced electromotive force of the coil 27 is synchronously detected.
(3) The test tube 22 is installed so that the hyperthermia implant 21 is located 3 cm away from the upper surface of the output coil 23 along the central axis.
(4) The sensor of the optical fiber thermometer 24 is installed in the central part of the hyperthermia implant 21 and the temperature change is automatically measured by the PC 16.
(5) The induction power supply 25 is turned on, and a high frequency current of 190 kHz and 500 A is passed through the output coil 23 to generate a high frequency magnetic field.
(6) The voltage value displayed on the digital lock-in amplifier 29 is recorded with the temperature displayed on the optical fiber thermometer 24 as a reference.

実験条件は下記の通りとした。
ハイパーサーミア用インプラントの質量:1.0g
誘導電流:500A
周波数:190Hz
測定位置と距離:出力コイルの上面3cm
純水:50μL
測定時間:250秒
The experimental conditions were as follows.
Mass of hyperthermia implant: 1.0 g
Induction current: 500A
Frequency: 190Hz
Measurement position and distance: 3 cm from the top of the output coil
Pure water: 50 μL
Measurement time: 250 seconds

図14に、ハイパーサーミア用インプラントの温度とピックアップ電圧との経時変化を示す。図14より、上記条件にてハイパーサーミア用インプラントは、29.0℃から49.4℃まで上昇しており、ハイパーサーミアに必要となる43℃以上に昇温可能であることがわかる。また、43℃以上において、ピックアップコイル27で検出した誘導電圧が119mVから114mVまで急激に下がっており、5mVの変化値を確認した。   FIG. 14 shows changes with time in the temperature of the hyperthermia implant and the pickup voltage. FIG. 14 shows that the hyperthermia implant rises from 29.0 ° C. to 49.4 ° C. under the above conditions, and can be raised to 43 ° C. or higher required for hyperthermia. In addition, at 43 ° C. or higher, the induction voltage detected by the pickup coil 27 dropped rapidly from 119 mV to 114 mV, and a change value of 5 mV was confirmed.

図15に、ハイパーサーミア用インプラントの温度とピックアップ電圧との関係を示す。図15より、ハイパーサーミア用インプラントの温度がキュリー点(43℃)に到達すると、ピックアップコイル27で検出された誘導電圧が急激に下がることがわかる。これより、ピックアップ電圧の変化を手掛かりとして、ハイパーサーミア用インプラントがキュリー点付近に到達したことを非侵襲的に検知できることがわかった。   FIG. 15 shows the relationship between the temperature of the hyperthermia implant and the pickup voltage. FIG. 15 shows that when the temperature of the hyperthermia implant reaches the Curie point (43 ° C.), the induced voltage detected by the pickup coil 27 decreases rapidly. From this, it was found that it was possible to detect noninvasively that the hyperthermia implant reached the Curie point using the change in the pickup voltage as a clue.

<実験9:再現性評価実験>
図13に示すようなシステム30を用いて実験を行った。実験手順は下記の通りである。
(1)ハイパーサーミア用インプラント21を樹脂性試験管12(栄研器材株式会社)に入れ、純水と混合する。
(2)出力コイル23で発生した磁束に対し、サーチコイル28の中心軸が平行になるように設置し、ピックアップコイル27が磁束と直交するように設置する。サーチコイル28で検出した信号を参照信号とし、ピックアップコイル27で検出した信号を測定信号とするようにデジタルロックインアンプ29に接続し、磁束ベクトルの変化に伴うピックアップコイル27の誘導起電力を同期検波する。
(3)ハイパーサーミア用インプラント21が、出力コイル23の上面から中心軸に沿って3cm離れた位置となるように、試験管22を設置する。
(4)光ファイバ温度計24のセンサをハイパーサーミア用インプラント21の中心部位に設置し、PC26で温度変化を自動計測する。
(5)誘導電源25の電源を入れ、190kHz、500Aの高周波電流を出力コイル23に流し、高周波磁場を発生させる。
(6)デジタルロックインアンプ29に表示された電圧値を光ファイバ温度計24に表示された温度を基準として記録する。
(7)測定温度がキュリー点を超え十分に時間が経過した後、誘導加熱を停止し、ハイパーサーミア用インプラント21を冷水に入れ、室温まで冷却する。
(8)(3)〜(7)の操作を3回繰り返す。
<Experiment 9: Reproducibility evaluation experiment>
Experiments were performed using a system 30 as shown in FIG. The experimental procedure is as follows.
(1) The hyperthermia implant 21 is placed in a resinous test tube 12 (Eiken Equipment Co., Ltd.) and mixed with pure water.
(2) The search coil 28 is installed so that the central axis of the search coil 28 is parallel to the magnetic flux generated by the output coil 23, and the pickup coil 27 is installed so as to be orthogonal to the magnetic flux. The signal detected by the search coil 28 is used as a reference signal, and the signal detected by the pickup coil 27 is connected to the digital lock-in amplifier 29 so as to be a measurement signal, and the induced electromotive force of the pickup coil 27 accompanying the change in the magnetic flux vector is synchronized. Detect.
(3) The test tube 22 is installed so that the hyperthermia implant 21 is located 3 cm away from the upper surface of the output coil 23 along the central axis.
(4) The sensor of the optical fiber thermometer 24 is installed in the central part of the hyperthermia implant 21 and the temperature change is automatically measured by the PC 26.
(5) The induction power supply 25 is turned on, and a high frequency current of 190 kHz and 500 A is passed through the output coil 23 to generate a high frequency magnetic field.
(6) The voltage value displayed on the digital lock-in amplifier 29 is recorded with the temperature displayed on the optical fiber thermometer 24 as a reference.
(7) After the measured temperature exceeds the Curie point and a sufficient time has elapsed, induction heating is stopped, and the hyperthermia implant 21 is placed in cold water and cooled to room temperature.
(8) Repeat operations (3) to (7) three times.

実験条件は下記の通りとした。
ハイパーサーミア用インプラントの質量:1.0g
誘導電流:500A
周波数:190Hz
測定位置と距離:出力コイルの上面3cm
純水:50μL
測定回数:3回
The experimental conditions were as follows.
Mass of hyperthermia implant: 1.0 g
Induction current: 500A
Frequency: 190Hz
Measurement position and distance: 3 cm from the top of the output coil
Pure water: 50 μL
Number of measurements: 3 times

図16に、再現性評価時におけるハイパーサーミア用インプラントの温度とピックアップ電圧との経時変化を示す。図16より、上記条件にて、3回の繰り返しのいずれにおいてもハイパーサーミア用インプラントの温度は30.0℃から49.0℃まで上昇していることがわかる。さらに、ハイパーサーミア用インプラントの温度変化に対するピックアップ電圧が、1回目では120mVから112mvまで、2回目では120mVから110mVまで、3回目では117mVから109mVまで下がったことを確認できた。   FIG. 16 shows changes with time in the temperature and pick-up voltage of the hyperthermia implant during reproducibility evaluation. FIG. 16 shows that the temperature of the hyperthermia implant rose from 30.0 ° C. to 49.0 ° C. in any of the three repetitions under the above conditions. Furthermore, it was confirmed that the pickup voltage with respect to the temperature change of the hyperthermia implant decreased from 120 mV to 112 mV in the first time, from 120 mV to 110 mV in the second time, and from 117 mV to 109 mV in the third time.

図17に、再現性評価時におけるハイパーサーミア用インプラントの温度とピックアップ電圧との関係を示す。図17より、ハイパーサーミア用インプラントの温度は、すべての試行において、キュリー点43℃付近に到達すると、ピックアップ電圧が急激に変化していることがわかる。すなわち、ハイパーサーミア用インプラントが、誘導加熱によって患部を加温する発熱体として、及び、磁束ベクトルの変化によって患部の温度を計測する温度計測プローブとして適用できることがわかった。   FIG. 17 shows the relationship between the temperature of the hyperthermia implant and the pickup voltage at the time of reproducibility evaluation. From FIG. 17, it can be seen that when the temperature of the hyperthermia implant reaches the Curie point of around 43 ° C. in all trials, the pickup voltage changes abruptly. That is, it was found that the hyperthermia implant can be applied as a heating element that heats the affected area by induction heating and as a temperature measurement probe that measures the temperature of the affected area by changing the magnetic flux vector.

以上、現時点において、最も実践的であり、且つ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイパーサーミア用インプラント及びその製造方法もまた本発明の技術範囲に包含されるものとして理解されなければならない。   Although the present invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiments at the present time, the invention is not limited to the embodiments disclosed herein. The hyperthermia implant and the method for manufacturing the same are also included in the technical scope of the present invention, as long as they do not contradict the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. Must be understood.

例えば、上記説明においては、本発明に係るハイパーサーミア用インプラント10が、コア・シェル構造を有するものとして説明したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。感温磁性体の表面の少なくとも一部に、金を含む材料からなる被覆層を形成すれば、インプラントの発熱効率の向上が奏される。ただし、発熱効率の一層の向上と生体親和性の一層の向上とを両立するとともに、発熱体として、また、温度計測プローブとしてより適切に機能させ得る観点からは、感温磁性体の表面全体を、金を含む材料からなる被覆層で覆い、コア・シェル構造とすることが好ましい。   For example, in the above description, the hyperthermia implant 10 according to the present invention has been described as having a core-shell structure, but the present invention is not limited to this form. If a coating layer made of a material containing gold is formed on at least a part of the surface of the temperature-sensitive magnetic body, the heat generation efficiency of the implant can be improved. However, from the standpoint of achieving both a further improvement in heat generation efficiency and a further improvement in biocompatibility, and a more appropriate function as a heating element and a temperature measurement probe, the entire surface of the thermosensitive magnetic body It is preferable to cover with a coating layer made of a material containing gold to form a core / shell structure.

また、上記説明においては、本発明に係るハイパーサーミア用インプラント10が、スパッタリングによって第1被覆層を形成した後、無電解メッキによって第2被覆層を形成することで製造されるものとして説明したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。例えばスパッタリングのみで、感温磁性体の表面に金を含む被覆層を形成してもよい。すなわち、スパッタリングによって、感温磁性体の表面に厚みが5nm以上の金を含む被覆層を形成するのみであっても、ハイパーサーミア用インプラントの発熱効率を向上させることができる。或いは、スパッタリングや無電解メッキ以外のコーティング法によって被覆層を形成してもよい。例えば、スプレーコーティングや真空蒸着法等が適用可能である。   In the above description, the hyperthermia implant 10 according to the present invention has been described as being manufactured by forming the first coating layer by sputtering and then forming the second coating layer by electroless plating. The present invention is not limited to the embodiment. For example, the coating layer containing gold may be formed on the surface of the temperature-sensitive magnetic body only by sputtering. That is, even if the coating layer containing gold having a thickness of 5 nm or more is only formed on the surface of the temperature-sensitive magnetic body by sputtering, the heat generation efficiency of the hyperthermia implant can be improved. Alternatively, the coating layer may be formed by a coating method other than sputtering or electroless plating. For example, spray coating, vacuum deposition, or the like can be applied.

本発明は、誘導加熱により患部を所定温度に加温する発熱体として機能し得るとともに、患部の温度が所定の温度であるか否かを精度よく非侵襲的に計測する計測プローブとしても機能し得るハイパーサーミア用インプラントとして好適に用いることができる。   The present invention can function as a heating element that heats the affected area to a predetermined temperature by induction heating, and also functions as a measurement probe that accurately and non-invasively measures whether or not the temperature of the affected area is a predetermined temperature. It can be suitably used as an obtained hyperthermia implant.

1 感温磁性体
2 駆動コイル
3 ピックアップコイル
4 電源
5 電圧計
10 ハイパーサーミア用インプラント
11 コア(感温磁性体)
12 シェル(金を含む被覆層)
12a 第1被覆層
12b 第2被覆層
21 評価対象(発熱材料又はハイパーサーミア用インプラント)
22 試験管
23 出力コイル(駆動コイル)
24 光ファイバ温度計
25 誘導電源
26 PC
27 ピックアップコイル
28 サーチコイル
29 デジタルロックインアンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Temperature-sensitive magnetic body 2 Drive coil 3 Pickup coil 4 Power supply 5 Voltmeter 10 Hyperthermia implant 11 Core (temperature-sensitive magnetic body)
12 Shell (coating layer containing gold)
12a 1st coating layer 12b 2nd coating layer 21 Evaluation object (Heat generating material or hyperthermia implant)
22 Test tube 23 Output coil (drive coil)
24 Optical fiber thermometer 25 Inductive power supply 26 PC
27 Pickup coil 28 Search coil 29 Digital lock-in amplifier

Claims (7)

感温磁性体の表面に金を含む被覆層を有する、ハイパーサーミア用インプラント。   An implant for hyperthermia having a coating layer containing gold on the surface of a temperature-sensitive magnetic body. 前記感温磁性体の粒子径が50μm以上2000μm以下である、請求項1に記載のハイパーサーミア用インプラント。   The hyperthermia implant according to claim 1, wherein the temperature-sensitive magnetic substance has a particle size of 50 µm or more and 2000 µm or less. 前記被覆層の厚みが0.005μm以上1μm以下である、請求項1又は2に記載のハイパーサーミア用インプラント。   The hyperthermia implant according to claim 1 or 2, wherein the coating layer has a thickness of 0.005 µm to 1 µm. 感温磁性体の表面に金を含む材料を被覆し、第1被覆層とする工程と、
前記第1被覆層の表面に金を含む材料を被覆し、第2被覆層とする工程と、
を備える、ハイパーサーミア用インプラントの製造方法。
Coating the surface of the temperature-sensitive magnetic body with a material containing gold to form a first coating layer;
Coating the surface of the first coating layer with a material containing gold to form a second coating layer;
A method for producing an implant for hyperthermia.
前記感温磁性体として粒子径が50μm以上2000μm以下のものを用いる、請求項4に記載のハイパーサーミア用インプラントの製造方法。   The method for producing an implant for hyperthermia according to claim 4, wherein the thermosensitive magnetic material has a particle diameter of 50 µm or more and 2000 µm or less. スパッタリングによって前記第1被覆層を形成し、無電解メッキによって前記第2被覆層を形成する、請求項4又は5に記載のハイパーサーミア用インプラントの製造方法。   The method for manufacturing an implant for hyperthermia according to claim 4 or 5, wherein the first coating layer is formed by sputtering and the second coating layer is formed by electroless plating. 前記第1被覆層及び前記第2被覆層の合計の厚みを0.005μm以上1μm以下とする、請求項6に記載のハイパーサーミア用インプラントの製造方法。   The hyperthermia implant manufacturing method according to claim 6, wherein a total thickness of the first coating layer and the second coating layer is set to 0.005 µm to 1 µm.
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