JP3568531B2 - パルス化された磁気誘導のための方法および装置 - Google Patents

Description

発明の背景
本発明はパルス化された磁気誘導に関し、特に治療目的のために人体および他の生物学的対象の細胞の中および周りに電気的活性を誘起するための改良された方法および装置に関する。
電流、電界および磁界が人体に著しい影響を与えることは昔から知られており、それゆえ良い結果を達成するためにこのような電気的および磁気的効果を用いるための治療的技術が提案されている。これに関連して、人体の細胞はその細胞を取囲む膜にかかる電位を有することがわかっており、この電位によって細胞のナトリウム−カリウム活性が付勢され、これが細胞のイオン濃度および膜内外電位差を保つ働きをする。若くかつ健康であるのなら、人体の細胞は70ミリボルトのオーダの膜内外電位差を有するが、高齢または不健康な細胞の膜内外電位差はこれによりかなり低い約50ミリボルトである。癌腫瘍細胞の膜内外電位差は15ミリボルトという低いものである。低い膜内外電位差を有する細胞は痛みを発生する信号の源であることがわかっており、これが強い痛みの原因となる。同時に、膜は少なくとも70mv/膜厚さ＝70mv/数オングストローム、少なくとも10⁶v/mのオーダである非常に強い外部電界に耐える働きをする。これにより強い外部的電源なら膜内外電位差を直接変える働きをし、それゆえ細胞の健康に影響する可能性がある。与えられる電界に対して10⁶v/mの値は禁じられている。なぜならこれは10Kv/cmまたは10⁶v/mである大気の絶縁耐力を超えるからである。すなわち、細胞の膜が破壊される前に、このような強い電界によって大気がブレークダウンされてしまう。これは細胞を外部の電気的障害から守るための自然のやり方である。
このような方向に基づいて、ノンデンストローム（Nordenstrom）は、癌細胞領域内に直接電流を与えるための電極を挿入することによって、癌治療に対する著しい方法を開発することになった。小さい領域における電気コンタクトは、メートル当り数ボルトのオーダv/mの強い場を生じ、これは電極の離れている距離と反比例する。理論的には、この場はコンタクト電極の離れている距離を小さくすることによって任意の値にすることができ、かつこの分離における合計電位と独立していてもよい。したがって、実際には、細胞膜の場は組織を侵すまたは接触する方法によって克服できる。残念ながら埋込み電極の移植は手術を要し、その移植場所が感染されるという可能性をもたらす。しかし、先行技術の組織を侵すことがない技術では、大気をイオン化することなく電界のこのような値を達成することは実際不可能であった。したがって、先に大気をブレークダウンさせないような場では細胞膜を通る電荷またはイオンの転送を行なうことができなかった。
静的磁界を用いても、細胞内の電荷またはイオンの静的放出に著しい影響がないことはわかっている。さらに、強い静電界は電荷の変位をもたらすかもしれないが、イオン変位および電解転送に必要な実質的電流をもたらすことができない。さらに一般の交番正弦電界は感知できる結果をもたらさない。これは電荷が連続的に作成および取除かれることが原因であり、さらに生物学的細胞膜に影響するにはこのような誘導はメートル当り少なくとも10⁶ボルトのオーダでなければならないからである。このような値は空気の絶縁力を超えるものなので、巨視的に禁止されている。交番正弦電界を用いることは誘導電圧を引き起こし、これはコイルの磁束を変えるソースの最初の電圧に理論的に等しい。しかし、ほとんどの場合のように、電磁結合が100％より小さいなら、誘起された電圧はソースの電圧より小さい。細胞膜を通ってイオンを移動させるためには、膜内外電位差より大きい場でもってソースが必要である。しかし、上記で述べたように、これは空気の絶縁力を超えるものであり、それゆえ先行技術の装置では不可能であった。本発明は、空気の絶縁値の１倍から100倍に瞬時に昇圧し、空気のイオン化が起こる前に電圧を安全な値に迅速に減らすことによってこの問題を克服する。細胞の半透明または半伝導性の膜を、短い持続期間の電圧バーストによって引き起こされる磁気パルスの短い持続期間のバーストによって衝撃を与えることにより、膜を通るイオン伝導によって膜内外電位差を増加させることができる。変性細胞の膜またはより大きい微生物をより強い電圧バーストによって引き起こされる磁気パルスのより強いバーストで衝撃を与えることにより、変性細胞またはより大きい微生物内の圧力が増加する。この圧力はこれらの変性細胞または生物学的対象の比較的より大きい微生物を破壊または殺すことができる。したがって、この方法を用いて低温殺菌を行なうため、または感染した組織または器官に治療的変化を引き起こすために用いることができる。
発明の概要および目的
離れて細胞膜に電気的効果をもたらすために、実質的でありかつ容易である本発明の発明は、圧力下の種々のガスの放電において観測されるプラズマ振動を用いる。これら振動の間、アークにおける少量の電子またはイオン流れに対して、著しいエネルギー増加が観測され、これは放電セットアップにおけるどの電位差をはるかに超えるものである。これらの電子またはイオンのエネルギー増加は、残りの電子またはイオンのエネルギーが対応して減少することによって達成され、その結果プラズマがガスプラズマの特徴を示しているある固有周波数で振動させられる。この現象は1925年、ラングミュール（Langmuir）によって初めて観測され、本発明者によって独自に研究された（P.T.パパス（Pappas）、予稿集「フリーエネルギーのための国際会議」、スイス、アイズデルン、1989年；国際テスラシンポジウム、コロラドスプリングス、1990年；第26回インターソサエティエネルギーコンバージョンエンジニアリング会議、マサチューセッツ州ボストン、1991年）。本発明者が測定を行なっている際、アーク放電の振動プラズマでもって簡単な回路に沿って、利用できる電位および平均電流より10から100倍大きい有効電圧および電流の瞬時的増加が観測された。アークプラズマのオーム抵抗は、0.5オームのオーダにおいて回路の合計最大値より小さいと考えられ、このようなネットワークの合計測定可能な抵抗に対応する。その結果、このようなプラズマアークは点火前の無限大値から点火後の0.5オーム以下という非常に変動する抵抗に等しく、かつその後−100オームのオーダの負の値に等しい。この変動は理論的にプラス無限大に等しい無限大/0.5の利得、およびその後0.5/−100＜０の負の利得に等しく、交番起電圧、交流電流、有効電力の著しい増加が回路において短い期間もたらされることを意味する。この効率は小さな有限利得しか示さない既知の固体技術よりも著しく優れている。これら値の増加は分子振動の時間間隔と比較できるものであり、これらの時間間隔は短く、空中イオン化または一般的イオン化をもたらすのに十分ではない。ソース電圧は空気をイオン化するのに必要なものより一般に小さく、プラズマ振動によって実質的に瞬間的に増加される。この増加は、細胞膜または微生物の膜にイオン転送を引き起こすのに、ならびに圧力および電位の増加を引き起こすのに、十分強いものである。さらに、本発明の装置は、物理的接触なしで、離れてかつ組織を侵すことなく動作でき、さらに普通の衣服の上からも用いることができる。さらに、普通の電力の透過深さでほとんどの場合適切であり、与えられる場の強度に比例し、これは理論的には空気をイオン化することなく瞬時電力を増加させることによって望ましい深さに達することができることを意味する。この方法はマイクロコンタクトと同じ程度有効であることが見出され、電極移植の不利点を避け、局部的ではなく、広い範囲および深さにわたって効果を持つ。さらに非常に短いデューティサイクルのおかげで空気がイオン化されることはない。
この方法のさらなる独自の特性は、特別なプラズマガスを用いることによって得られる。上記で述べたように、プラズマ振動の周波数および特性はプラズマの特定のガス成分に依存する。したがって、独自のガスを用いることによって、固有周波数をもたらすことができ、これは生物学的対象に存在する類似した成分によって共振によって吸収される。たとえば、ガスプラズマに窒素が含まれている場合、生物学的対象の窒素原子を選択的に励振させることができる。その結果、生物学的領域において化学化合物の形で存在する窒素原子は、このような化合物における窒素原子の共振によってこのエネルギーを選択的に吸収する。生物学的窒素原子のエネルギー過剰は吸熱化学反応を促進するための必要なエネルギーを与えることができ、かつ活性窒素原子が移動して潜在的な化学反応に寄与することを可能にする。これは今まで利用できるエネルギー不足により起こり得ることはなかった。したがって、選択された化学反応を選択的に開始または触媒させることが可能となり、他方でより特定的でない性質の同じエネルギー量を与えることによってもたらされる他の反応を避けることができる。たとえば、２つの化学化合物XABおよびＹを考えるとする。第１の化合物XABは適切なエネルギーを与えることによってＹ化合物に転移できる２つの化学成分ＡおよびＢを含む。選択されたエネルギーを与えることによって、以下の２つの択一的吸熱化学反応を選択的にもたらすことができる：
XAB＋Ｙ＋プラズマエネルギーＡ＝XA＋YB （１）
または
XAB＋Ｙ＋プラズマエネルギーＢ＝XB＋YA （２）
したがって、成分Ａを含むプラズマからのエネルギーによって、化学反応（１）を活性化することができ、成分Ｂを含むプラズマからのエネルギーによって化学反応（２）を活性化することができる。さらに、これらの反応は選択的におよび任意に活性化することができる。
したがって、本発明の目的は、患者の治療的処置のための改良された方法および装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、患者の電気療法処置のための改良された方法および装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、パルス化された磁気誘導、その結果誘起された電流および電圧で患者を治療するための改良された方法および装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、電極の移植を必要とすることなく、パルス化された磁気誘導、その結果誘起された電流および電圧で患者を治療するための改良された方法および装置を提供することである。
本発明の目的は、組織を侵することなく、かつ一般の衣服の上からも行なうことができる、パルス化された磁気誘導で患者を治療するための改良された方法および装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、患者内に化学的反応を選択的に開始または触媒させることを可能にする、患者のための電気療法処置のための改良された方法および装置を提供することである。
本発明の別の目的は、パルス化された磁気誘導を用いて生物学的対象内に電圧および電流を誘起し、治療的結果をもたらすための改良された方法および装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、過度な高電圧を用いることなくかつ大気をイオン化することなく、人体細胞の膜内外電位差を克服するための改良された方法および装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、患者または生物学的対象内の１つ以上の望ましいエレメントを選択的に刺激するための改良された方法および装置を提供することである。
本発明の特定の目的は、プラズマを作成し、エネルギーを供給して供給エネルギーの振幅より高い振幅で振動するよう前記プラズマを励起し、前記もたらされる振動を患者または生物学的対象に与えることによって、パルス化された磁気誘導のための改良された方法および装置を提供することである。
本発明のさらなる特定の目的は、特定の所望成分を含むプラズマを作成し、エネルギーを供給して特性固有周波数で振動するよう前記成分を励起し、前記固有周波数を患者に与えて共振による前記特定成分の原子によって前記エネルギーの吸収を引き起こすための磁気誘導の改良された方法および装置を提供することである。
本発明のさらなる特定目的は、生物学的対象内で電圧および電流を誘起するために磁気誘導を用いるための改良された方法および装置を提供することである。
本発明のさらなる特定目的は、微生物を殺す、または変性および／または虚弱細胞をなくすために、パルス化された磁気誘導および関連する誘起された電流および電圧を用いるための改良された方法および装置を提供することである。
本発明の上記の目的、他の目的、および特徴は、添付の図面を参照して、以降の詳細な説明により明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の方法に従ってパルス化された磁気誘導を行なうための装置の概略図である。
図２は図１の装置の出力コイルでもたらされた振動を示すオシログラムである。
図３は図１の装置の出力コイルでもたらされた特性固有周波数振動を示す拡大されたオシログラムである。
発明の詳細な説明
図面で例示的目的のために選ばれた本発明の形において、図１は10で総括的に示される装置を示し、この装置は220ボルトおよび50/60Hzで交流電気エネルギーを受取る電力レセプタ12を含み、装置10の動作期間を調整する適切なタイマスイッチ14にエネルギーを与える。スイッチ14は電気エネルギーを高圧可変変圧器16を介して整流器18に渡し、交流はたった数ヘルツの周波数の方形波に変換される。この方形波信号のパルスは導体20および22を介して送られて容量性蓄積バンク24を充電する。これは２つの電力26および28を含み、高電位電荷をストアしかつ実質的に瞬時に放電を行なうことができる。蓄積バンク24が充電されると、蓄積バンク24の電極26に与えられる方形波は導体30を介してプラズマチャンバ34の陽極32にも与えられる。プラズマチャンバ34は１対の半球状の電極、陽極32および陰極36を含み、その各々は中央プローブ38および40を有する。陽極32の陽極プローブ38および陰極36のプローブ40の間隔は、クランク42のような適切な手段によって調整可能である。クランク42はラック44およびピニオン46を駆動して陰極36およびプローブ40の位置を変える。大気および窒素、アルゴンなどのガスが１つ以上のソース48から入口フィルタ50を介してプラズマチャンバ34に与えられ、出口ファン52によってそのプラズマチャンバ34から排気される。さらに、ビューウインドウ54が設けられて、オペレータがプラズマチャンバ34内のプラズマの特性を観測することができる。プラズマチャンバ34の陰極36は可撓性の高圧線６によって接合箱60のコンタクト58に接続される。接合箱60の他方のコンタクト62は導体64によって蓄積バンク24の電極28に接続される。総称的に66で示される誘導プローブは、接合箱60のコンタクト58および62の間に接続される誘導コイル68を含み、好ましくは30センチメートルの直径を有する。誘導コイル68は少なくとも６平方ミリメートルの断面を有する銅線で形成され、約２から10回巻かれており、電流＞1000アンペアおよび電圧の非常に高速の電力を与える。誘導コイル68はシリコン、テフロンなどのような適切な材料からなる高絶縁トロイド70で囲まれている。図１で示されるように、誘導プローブ66は尾部分72を有し、これは導体74を含む。導体74は誘導コイル68を接合箱60に接続する。尾部分72はトロイド70と同じ材料で形成されるシース76で包まれている。この尾部分72は総称的に78で示される患者に対して誘導コイル68を調整可能で位置づけるために働き、数メートルの長さであってもよい。さらに、テスト目的のためまたは較正のため、接合箱60の電極58および62間にオシロスコープ80が接続されている。オシロスコープ80は誘導プローブ66および患者78に与えられる電気信号を目視的に示す。
用いられる場合、誘導プローブ66は患者78の身体の望ましい部分上にあるよう位置づけられ、ラック44がクランク42によって回転されてピニオン46を動かし、電極32および36間に望ましい間隔を設けてプラズマチャンバ34内にプラズマイオン化を引き起こす。次に、排気ファン52が始動し、前記ガスがガスソース48からプラズマチャンバ34に導入される。可変変圧器16は適切な値にセットされ、タイマスイッチ14が駆動されてレセプタ12からの電気的エネルギーをタイマスイッチ12が選択した期間送る。ビューウインドウ54から目視することにより、観測者は装置10の動作状態を判断し、必要であるまたは望ましいのなら、プラズマチャンバ34の電極32および36間の間隔を変えることによって、調整することができる。図２および図３を参照して、オシロスコープ80が示されるように接続された場合、一般に正弦曲線82が示される。これは誘導抵抗およびキャパシタンスからなる回路によってもたらされる振動を示し、空気または窒素のような選択されたガスの固有振動によって引き起こされ、かつ選択されたガス成分の特性である固有周波数を有するバースト84が、正弦曲線82の正および負のピークで起こる。これらのエネルギーバーストは実質的に瞬時のものであり、非常に短い持続時間を有するので、周りの空気をイオン化することはない。さらに、これらのバーストに含まれるエネルギーは患者78の身体を透過し、患者78の細胞内の成分によって選択的に吸収され、ガスソース48からの選択されたガスのイオン化によって引き起こされる特性固有周波数で共振する。従来のプラズマ技術においても類似したエネルギーバーストが観測されている。しかし、この現象が正しく理解されていなかったので、このバーストエネルギーを抑制する手段がとられていなかった。上記で述べたように、この選択的吸収は患者78の細胞内の選択された化学反応をトリガする働きをし、それによって望ましい治療的結果をもたらす。したがって、本発明の方法に従って、バーストエネルギーの増強が好ましい。誘導コイル68によって与えられるエネルギーはLCR回路の低い周波数の減衰正弦ベース曲線を一般に有し、これは0.001％のオーダのデューティサイクルを有し、それぞれ10^-6秒より小さい持続期間の低周波数サイクルの各極小または極大において固有周波数の約10から15の等しい（１番目のものを除く）一連のバーストを有する。
種々の変更および変形は、本発明の精神から逸脱することなく行なうことができる。したがって、上記で記載し、かつ添付の図面で示された本発明の形は例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものではないことは理解されるべきである。

Claims (24)

1. パルス化された磁気を誘導するための装置であって、
   a.少なくとも１つの特定ガスを含むプラズマを作成するための作成手段と、
   b.特性固有周波数で振動するように前記ガスを励起するためのエネルギーを、前記作成手段に与える供給手段と、
   c.該エネルギーの供給によって生じたプラズマ振動に基づく前記固有周波数の磁気パルスを誘導し、該パルス化された磁気を生物学的対象に与えて、前記対象内の、前記特定ガスに含まれる成分の原子と類似した成分の原子に前記エネルギーを共振によって吸収させるための供給手段とを含む、装置。
2. 前記作成手段は、１対の選択的に間隔があけられた電極を含むプラズマチャンバを含み、該プラズマチャンバにおいて、前記ガスはイオン化される、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
3. 前記供与手段は誘導プローブを含む、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
4. 高周波数出力バーストのエネルギーの瞬時振幅は、回路における該高周波バーストエネルギー以外のどの電位エネルギーの振幅より高い、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
5. 前記誘導プローブは、非常に高速の磁気パルスを発生させるための電力を該プローブに与えられるように形成され、そこから該対象に電圧を誘起し、および電流を誘起する、請求項３に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
6. 前記誘導プローブは、銅、金、銀、白金からなる導電性金属のグループから形成されたワイヤの少なくとも１回の巻取りによって形成され、少なくとも1000アンペアの強い電流を保つための直径を有する誘導コイルを含む、請求項３に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
7. 前記誘導コイルは少なくとも６平方ミリメートルの断面を有する、請求項３に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
8. 前記誘導コイルは電気的に絶縁材料からなるシールドで包まれる、請求項３に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
9. 前記特定ガスを含むプラズマは、大気を含むプラズマである、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
10. 前記誘導プローブは患者に対して前記誘導プローブの位置を調整可能にする尾部を有する、請求項３に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
11. 前記供給手段は容量性エネルギー蓄積バンクを含む、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
12. 前記容量性エネルギー蓄積バンクは高い電位の電荷をストアすることができ、かつ実質的に瞬時に放電することができる、請求項11に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
13. 前記装置はオペレータが前記プラズマのイオン化特性を観測するのを可能にする観測手段を含む、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
14. 前記固有周波数のパルス化された磁気は細胞の膜内外電位差を増加または回復するために働く、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
15. 前記固有周波数のパルス化された磁気は前記生物学的対象内の微生物を殺すまたは変性細胞を破壊する働きをする、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
16. 前記固有周波数のパルス化された磁気は生物学的対象の殺菌または減菌を引き起こす働きをする、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
17. 前記固有周波数のパルス化された磁気は前記生物学的対象内に電圧を発生する働きをする、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
18. 前記固有周波数のパルス化された磁気は前記生物学的対象内に電流を発生する働きをする、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
19. 請求項１〜18のいずれかに記載の装置の制御方法であって、
    a.特定の所望ガスを含むプラズマを作成するステップと、
    b.特性固有周波数で振動するように前記ガスを励起するためのエネルギーを供給するステップと、
    c.該エネルギーの供給によって生じたプラズマ振動に基づく前記固有周波数の磁気パルスを誘導するステップと、
    を含む、制御方法。
20. 前記ガス成分は10−４から10−６秒の持続期間を有するバーストで前記固有周波数のパルスを発する、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
21. 前記供与手段は0.001％のオーダのデューティサイクルを有する振動した態様で前記エネルギーを与える、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
22. 前記供与手段は0.001％のオーダのデューティサイクルを有する振動した態様で前記エネルギーを与え、前記ガス成分が10−４秒以下の期間を有するバーストで前記固有周波数のパルスを発することを引き起こす、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
23. 前記生物学的対象はヒトの患者である、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。
24. 前記生物学的対象は動物である、請求項１に記載のパルス化された磁気を誘導するための装置。

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