JP3142031U

JP3142031U - 生体利用できる安全性の高い小型強力磁石。

Info

Publication number: JP3142031U
Application number: JP2007010221U
Authority: JP
Inventors: 禎尚並木
Original assignee: 禎尚並木
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2017-12-26

Abstract

【課題】Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石の表面処理として従来利用されているＮｉやＣｕなどのアレルギーや毒性の問題となる金属を排除し、生体適合性・耐食性に優れる金属で表面処理を行うことにより、安全性を著しく高めた生体利用できる強力磁石を提供する。
【解決手段】成型焼結させたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石表面に対し密着性が高く、かつ生体適合性・耐食性の高い純金あるいは純白金で被覆する。さらにその外層を、純金あるいは純白金に対し密着性が高く、かつ生体適合性・耐食性の非常に高いＴｉ系金属で被覆することを特徴とする。Ｔｉ系金属による被覆は、イオンプレーティング法等の気相成膜法により行われるが、電極接点上の被覆されない部分の発生を防止するために、磁石金属自体に最小限の貫通孔を設け、ワイヤー状などの電極が十分に接触かつ移動可能なようにする。
【選択図】図１

Description

本願考案は、生体内外で利用できる生体適合性・耐食性の高いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石に関する。

最近、医学分野において、磁性ナノ粒子を用いた薬物送達法の開発が行われており、磁気による薬物の病巣部への運搬が期待されている。その状況の中で、出願人は先に、大幅な省工程が可能な磁性ナノ粒子の製造方法を提案した（特願２００７−１９８１０４）。

しかしながら、体外からの磁気照射では磁性ナノ粒子の磁気送達が困難であるため、生体内部への留置により、患部へ直接強力な磁気を照射できる効率の高い安全な小型磁石の開発が望まれているが、現在までに開発されていない。

現在、磁力の最も強い磁石としてＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石が知られているが、容易に酸化し磁気の損失を引き起こすため、その防止策として、通常、ＮｉやＣｕなどによるめっきが施されている。しかし、該金属は、その強い毒性や強い金属アレルギーなどが問題となるため、該金属でめっきされたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石の生体内部への留置は不可能である。

一方、Ｔｉは金属アレルギーなどを起こさない、生体内部で利用できる無害な医用金属材料として、人工関節、人工歯根などとして今日広範に利用されている。そのため、ＮｉめっきやＣｕめっきを有さないＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石の表面を該Ｔｉ系材料で、強固に完全に被覆できれば生体内部で利用できる安全性の高い小型強力磁石となりうる。

ところが、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石表面とＴｉの密着性は悪く、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石を直接、Ｔｉめっきすることは困難である。さらに、通常の湿式めっきでは、Ｔｉによる金属材料表面の被覆は実現困難である。

一方、真空中で、Ｔｉを高周波プラズマなどの方法で蒸発させ、目的の金属材料に陰性荷電を負荷することにより、該金属材料表面をＴｉで強固に被覆する気相成膜法のうち、スルーホールやピンホールのほとんど発生しないイオンプレーティング法が公知となっている。さらに、イオンプレーティング法において、Ｔｉの耐摩耗性を格段に高めることを目的に、真空と窒素などの併用によりＴｉＮによる被覆が、また、真空とアセチレンガスなどの併用によりＴｉＣによる被覆が可能となることが既に公知となっている（特開平６−３４９６１９）。しかしながら、イオンプレーティング法では、陰性電極の接地部分の被覆ができないという技術課題が存在する（特開平５−２９９２８１）。

本願考案の課題は、強い毒性や金属アレルギーが問題となるＮｉやＣｕなどを使用せず、かつ磁石の最外層を生体適合性の高いＴｉ系金属材料で完全に被覆することにより、生体内で利用できる安全性の高い強力磁石を提供することにある。

前述した課題の解決のため、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石のめっきを発がん性などの強い毒性や金属アレルギーなどが問題となる従来のＮｉやＣｕに代わり、生体適合性および耐食性が高く、かつ該磁石表面およびＴｉ系金属への密着性に優れる純金あるいは純白金などで行い、さらに、その外層を生体適合性が非常に高く、かつ耐食性に優れるＴｉ系金属で完全に被覆することにより、磁石に由来する毒性やアレルギーなどの発現を阻止することを特徴とする安全性および耐食性の高いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石を提供する。特に、Ｔｉ系金属による被覆は、気相成膜法のうち、ピンホールやスルーホールの発生の最も少ないイオンプレーティング法により行うため、磁石の一部に通電のための電極を設ける必要がある。従来法による電極部分が被覆されないといった問題を解決するため、磁石に貫通孔、あるいは貫通空間を付与する。その際、該貫通孔あるいは該貫通空間の体積の増大による磁石の磁力低下を極力防ぐため、イオンプレーティング時に、磁石に十分接触可能、かつ磁石を十分保持可能な電極が、該小孔内部あるいは該開口空間内部を自由に移動できる範囲内で、該小孔体積あるいは該空間体積を最小限とするＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石を提供する。

本願考案の生体内外で利用できる生体適合性・耐食性の高いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石を用いた場合、生体内に留置した該磁石の磁場により、磁性ナノ粒子を患部に効率良く安全に集積させることが可能になるので、遺伝子、抗癌剤、光感受性物質などの各種薬剤の送達システムとして用いることができる。また、該磁石は、肩こりなどの自覚症状を緩和させる健康医療用器具として、現在一般的に使用されている従来のフェライト系磁石を大幅に上回る同一体積あたりの磁力を発揮させることが可能となるため、治療効果の向上および磁石の小型化が可能となる。

本願考案の生体内外で利用できる安全性の高い小型強力磁石は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石のめっきを発がん性などの強い毒性や金属アレルギーなどが問題となる従来のＮｉやＣｕに代わり、生体適合性および耐食性が高く、かつ該磁石表面およびＴｉ系金属への密着性に優れる純金あるいは純白金などで行い、さらに、該めっき磁石の外層を生体適合性が非常に高く、かつ耐食性に優れるＴｉ系金属で完全に被覆することにより、磁石に由来する毒性やアレルギーなどの発現を阻止することを特徴とする。特に、Ｔｉ系金属による被覆は、気相成膜法のうち、ピンホールやスルーホールの発生の最も少ないイオンプレーティング法により行うため、磁石の一部に通電のための電極を設ける必要がある。従来法による電極部分が被覆されないといった問題を回避するため、磁石に貫通孔、あるいは貫通空間を付与する。その際、該貫通孔あるいは該貫通空間の体積の増大による磁石の磁力低下を極力防ぐため、イオンプレーティング時に、磁石に十分接触可能、かつ磁石を十分保持可能な電極が、該小孔内部あるいは該開口空間内部を自由に移動できる範囲内で、該小孔体積あるいは該空間体積を最小限とする。

図１は、本願考案の生体内外で利用できる安全性の高い小型強力磁石の概略図および断面図を示したものである。図１に示すように、本願考案の生体内外で利用できる安全性の高い小型強力磁石は、イオンプレーティングの際に、磁石に十分接触可能、かつ磁石を十分保持可能な電極が自由に移動するための、最小限の貫通する小孔あるいは開口空間を有することを特徴とし、そのためＴｉ系金属による完全な被覆を可能とする。Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ磁石を純金あるいは純白金にてめっきを施し、さらに、その外層をＴｉ、ＴｉＮ、ＴｉＣなど生体適合性が高く、かつ耐食性に優れるＴｉ系材料で完全に被覆する構造を有する。

先ず、本願考案においてＴｉ系金属で被覆される金属磁石の種類については、例えば、Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ合金、及びサマリウム−コバルト合金等特に限定されず、Ｔｉ系金属により最外層を被覆できるものは全て用いることができるが、強力な磁力を要する場合、Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ合金の使用が好ましい。

本願考案において用いられる磁石へのめっきの種類としては、磁石表面への密着性が高く、かつＴｉ系金属材料への密着性の高い金属材料は全て用いることができるが、生体適合性を考慮した場合、純金、純白金の使用が好ましい。純金、純白金によるめっきは公知の方法を用いることができる。

本願考案において用いられる気相成膜法の種類としては、真空蒸着法、イオンスパッタリング法、イオンプレーティング法、イオン蒸着薄膜形成法、プラズマ蒸着薄膜形成法などが使用できるが、被膜の緻密性、均一性、膜形成速度などの理由から、イオンプレーティング法を用いるのが好ましい。

生体適合性、耐食性、密着性、磁気特性、製造コストなどを考慮すると、本願考案における磁石体表面の純金めっき層あるいは純白金めっき層の厚さは、０．１〜５０μｍが好ましく、より好ましくは１〜３０μｍ、さらに好ましくは５〜２５μｍである。また、Ｔｉ系金属による被覆層の厚さは、０．１〜１０μｍが好ましく、より好ましくは０．５〜７．５μｍ、さらに好ましくは２．５〜５μｍである。

本願考案の磁石を用いた磁性ナノ粒子の磁気誘導による送達を目的とする物質は、特に限定されるものではなく、例えば、核酸（例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、またはこれらの類似体又は誘導体（例えば、ペプチド核酸、ホスホロチオエートＤＮＡ等）、ペプチド、タンパク質、薬物（例えば、抗癌剤、光感受性物質、造影剤等）、糖、これらの複合体等が挙げられる。尚、該核酸の形態は特に限定されるものではなく、一本鎖又は二本鎖、線状又は環状等が挙げられる。

送達を目的とする物質が核酸である場合、陰性荷電をもつ核酸と磁性ナノ粒子を構成するカチオン性脂質の静電的相互作用を介して、磁性ナノ粒子−核酸複合体を形成し、該複合体の磁気誘導による標的への送達が可能となる。但し、目的物質が送達可能であれば、磁性ナノ粒子に目的物質を結合する方法については、特に限定されることなく利用することが可能である。

本願考案の磁石を使用できる生物種は、例えば、動物、植物、微生物等、特に限定されることはないが、動物であることが好ましく、例えば、ヒト、サル、ウシ、ヒツジ、ヤギ、ウマ、ブタ、ウサギ、イヌ、ネコ、マウス、ラット、モルモット等、哺乳動物であることがより好ましいが、特に限定されるものではない。

本願考案の磁石は、生体内、生体外のいずれにおいても使用することができる。生体内で使用する場合、磁石の留置部位としては、例えば、静脈内、実質臓器内（例えば、脳、目、甲状腺、乳腺、心臓、肺、肝臓、膵臓、腎臓、副腎、卵巣、精巣等）、管腔臓器の管腔内（例えば、食道、胃、十二指腸、空腸、回腸、大腸、胆嚢、尿管、膀胱内等）、脳脊髄腔内、胸腔内、腹腔内、筋肉内、関節内、皮下、皮内等、特に限定されるものではない。

以下、本願考案を実施例により更に詳細に説明する。なお本願考案の範囲は、かかる実施例に限定されないことはいうまでもない。

公知の鋳造インゴットを粉砕し、微粉砕後に成形、焼結、熱処理後に、Ｎｅ１５％、Ｆｅ７７％、Ｂ８％（原子％）の組成の外径５ｍｍ×内径１ｍｍ×厚み２ｍｍ寸法のＮｅ−Ｆｅ−Ｂ磁石を作製した。さらに、公知の方法（特開平７−０６２５８８など）に従い、シアン化第１金カリウム１０ｇ／ｌ、クエン酸３カリウム１００ｇ／ｌ、リン酸２水素カリウム２０ｇ／ｌ、ホウ酸５ｇ／ｌ、硫酸アンモニウム５０ｇ／ｌ、エチレンジアミン四酢酸２アンモニウム５ｇ／ｌ、ｐＨ６．０（アンモニア水にて調整）、めっき温度６５℃、陰極電流密度０．３Ａ／ｄｍ^２、めっき時間６０分の条件にて、マグネティックスターラーを使用した攪拌のもと、該Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ磁石に対して純金めっきを行った。

続いて、イオンプレーティング装置の径０．５ｍｍのワイヤー状陰性電極を、得られた純金めっきＮｅ−Ｆｅ−Ｂ磁石の小孔を通すことにより、該磁石を装置に保持後に、公知の方法（特開平６−３４９６１９など）に従い、真空容器内を１×１０^−３ｐａ以下になるように真空排気し、アルゴン（Ａｒ）ガス圧１０ｐａ、−５００Ｖで２０分間、表面スパッターを行って、該磁石表面を清浄化した。さらに、Ａｒガス圧０．１ｐａ、バイアス電圧−８０Ｖ、アーク電流１００Ａ、該磁石温度を４００℃にて、ターゲットとしてＴｉをアークイオンプレーティング法にて、該磁石表面に０．１μｍ厚のＴｉ被覆層を形成した。引き続き、バイアス電圧−１００Ｖ、アーク電流１００Ａ、該磁石温度４００℃で、Ａｒ：窒素（Ｎ_２）＝９：１の混合ガス１ｐａを導入し、混合ガスの比率をＡｒ：Ｎ_２＝９：１→７：３→５：５→３：７→０：１０と連続的に変えることにより、３０分でＴｉ被膜表面に膜厚０．３μｍの窒素拡散層（組成ＴｉＮｘ）を形成した。最後に、Ｎ_２ガス１ｐａ、バイアス電圧−１００Ｖ、アーク電流１００Ａでアークイオンプレーティングを行い、５時間でＴｉＮ被膜を５μｍ形成し、放冷後、目的の生体内外で利用できる生体適合性および耐食性の高いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石を得た。

得られた生体内外で利用できる生体適合性および耐食性の高いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石のエポキシ樹脂包埋処理および薄切処理後の走査型電子顕微鏡写真を図２に示す。図２に示すように、本願考案により得られた該磁石は約２５μｍの純金めっきで被覆され、さらにその外層を約５μｍのＴｉ層で被覆される構造を有していた。

以上説明したように、本願考案の生体利用できる安全性の高い小型強力磁石は、磁性ナノ粒子などの磁性体を介した遺伝子・薬物の患部への送達による疾患治療、磁石を使用した外科的手術、あるいは、筋肉の凝りなどの治療用健康医療器具などとして利用可能である。

本願考案の生体利用できる安全性の高い小型強力磁石を示した概略図、水平断面図、中心部の垂直断面図である。＜概略図＞：磁石の概略を図示したものである。＜水平断面図＞：概略図を水平に切断した際の、断面を図示したものである。＜中心部の垂直断面図＞：概略図を磁石中心部で垂直に切断した際の、断面を図示したものである。本願考案の生体利用できる安全性の高い小型強力磁石の走査型電子顕微鏡写真である。左より、Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ磁石層、純金あるいは純白金めっき層、Ｔｉ被覆層を示す。

符号の説明

Ａ：Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ磁石
Ｂ：純金あるいは純白金めっき層
Ｃ：Ｔｉ被覆層
ａ：生体利用できる安全性の高い小型強力磁石の外径
ｂ：生体利用できる安全性の高い小型強力磁石の内径
ｃ：生体利用できる安全性の高い小型強力磁石の高さ
ｄ：純金あるいは純白金めっき層の厚さ
ｅ：Ｔｉ被覆層の厚さ

Claims

Ｎｄ（ネオジム）−Ｆｅ（鉄）−Ｂ（ボロン）磁石のめっきを発がん性などの強い毒性や金属アレルギーなどが問題となる従来のＮｉ（ニッケル）やＣｕ（銅）に代わり、生体適合性が比較的高く、かつ該磁石表面およびＴｉ（チタン）系金属への密着性に優れる純金あるいは純白金などで行い、その外層を生体適合性が非常に高く、かつ耐食性に優れるＴｉ、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＣ（炭化チタン）などＴｉ系材料で被覆することにより、磁石に由来する毒性やアレルギーなどの発現を阻止することを特徴とする生体利用できる高安全・高耐食性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石。
該Ｔｉ系金属による被覆は、気相成膜法のうち、ピンホールやスルーホールの発生の最も少ないイオンプレーティング法などにより行うため、磁石の一部に通電のための電極を設ける必要がある。従来法による電極部分が被覆されないといった技術課題を解決するため、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石に貫通小孔、あるいは貫通空間を付与する。特に、磁力低下を極力防ぐため、イオンプレーティング法施行の際、磁石金属に十分接触可能かつ磁石金属を十分保持可能な電極が、該小孔内部あるいは該開口空間内部を自由に移動できる範囲で、該小孔あるいは該空間は最小限とすることを特徴とする生体利用できる高安全・高耐食性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石。