JP4270786B2 - 交流勾配電磁場の注入磁場粒子に影響を与えるための人間の組織の治療目的のための装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁場の勾配によってビボ(vivo)およびビトロ(vitro) の生物学構造を変化させ、弱め、破壊するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁力および磁気的に応答可能な粒子は様々な生物学および医療の応用に長期にわたって使用されている。常磁性材料が外部交流均質磁場に露出されたとき、熱がヒステリシスのために生成される。この熱の発生は、特に超常磁性のナノ微小粒子を結合して、ガン治療において使用され、磁性流体ハイパーサ−ミア(hyperthermia)(1) と呼ばれている。ガン細胞は通常健康な細胞より高い温度を有しており、健康な細胞と同じ高い温度上昇を許容しない。したがって、ガン細胞は多数の有機体組織に影響を与えずに選択的に破壊され、弱められる。別の方法は超常磁性粒子の組成はガン細胞が前記粒子を細胞に入れるようにする型であり、環境に対して相当な熱量を損失せずにガン細胞の温度を効率的に上昇させる。たとえ当面はこの目的に対して臨床的に承認された磁気装置がなかったとして治療のタイプは特に特許文献(2、3、4、5) に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
細胞膜は、特に脂質、脂肪酸より構成され、それら両者は貧弱な熱導電率を有し、ヒステリシスによって生成された細胞外での熱のみによって効率的にターゲットの細胞と闘うには困難である。
【０００４】
本発明によれば、上記記載の問題を解決するような装置が提供される。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明では磁気応答可能な粒子の熱および／あるいは運動エネルギ−を増加するための装置が提供され、前記装置は少なくとも２つの磁場生成手段を含み、その少なくとも１つはコイルであり、その間に交流勾配磁場が空間的に規定された領域に生成され、この空間的に規定された領域に人間あるいは動物の組織が導入され、前記交流勾配磁場が前記組織に付加された磁気応答可能な粒子の熱および／あるいは運動エネルギ−の増加を生じさせ、磁気応答可能な粒子の増加された熱および／あるいは運動エネルギ−が選択的に前記組織の内因的あるいは外因的な生物学構造を減少し、不活性化しあるいは破壊する。
【０００６】
本発明の１つの実施形態において、磁場生成手段の１つは永久磁石である。
【０００７】
本発明の別の実施形態において、装置は少なくとも２つのコイルを含み、これらのコイルは異なる周波数および／あるいは振幅および／あるいは位相を有する交流を給電され、あるいはその代りに前記コイルは給電された交流の正あるいは負部分のいずれかを給電される。
【０００８】
さらに、装置は前記組織の温度を慎重に制御するためのサーモスタットおよび／あるいは前記組織が交流勾配磁場に露出される期間の時間を慎重に制御するための可変時間装置を適当に装備される。
【０００９】
装置の１つの実施形態において、交流勾配磁場手段は３０ＭＨｚまで周波数を交番し、コイル内の磁場強度は少なくとも１０ｍＴに達している。
【００１０】
治療された組織は体の部分あるいは内臓あるいは血液であり、交流勾配磁場に完全に露出されてからホスト有機体に返される。
【００１１】
磁気応答可能な粒子は適当なものは金属酸化物のコアと抗体あるいはそれの部分を含む被覆と含んでおり、０．１−３００ｎｍの大きさを有する。
【００１２】
磁気応答可能な粒子は交流勾配磁場手段に組織を露出する前にホスト有機体に付加され、あるいはその代りに組織が主な有機体から一時的に取り除かれてから付加される。
【００１３】
内因的あるいは外因的生物学構造は例えば哺乳動物の細胞、悪性細胞、植物細胞、神経細胞、バクテリア、ウイルス、多孔性細胞小器官、細胞膜、細胞壁、リポソ−ム、プロテイン、原生動物、寄生体、ペプチド、薬剤、毒素、有機体化合物、無機物、あるいはそれらの組合せから構成される。
【００１４】
１つの特徴によると、装置は腫瘍の病気のビボあるいビトロ治療をしようとすると、ホルモンの調子を乱し、病気の感染する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明によって、剪断力の効果的な導入のヒステリシスによる熱の発生を組合わせる完全に新しい方法を使用するための新しい装置が提供される。剪断力は生物学構造の転位を開始させ、例えば細胞膜、細胞壁において（標的の細胞が例えばバクテリアの場合）、構造に損害を与える機械的疲労により、細胞内の構成成分の転位を開始させる。この方法は外部から供給された勾配磁場の使用に基づいている。
【００１６】
以下、本発明の実施例を示す図面によって本発明についてさらに詳細に説明される。
【００１７】
図１はどのように磁気応答可能な粒子が勾配磁場によって作用されるかを示している。外部の磁場の作用がなくて、磁気応答可能な粒子の双極子1 はランダムな方向である（図１Ａ）。粒子が均質な磁場2 に露出された場合、双極子は磁場の方向（図１Ｂ）に従った方位となる。均質の磁場方向が交番する場合、双極子は外部の均質の場の方向に従って交番する。適用された磁場が均質でない場合、すなわち勾配磁場3 である場合、磁気的応答可能な粒子の双極子は、磁気的応答可能な粒子が図１Ｃに従った勾配の方へ移動すると同時に磁場の方向に整列される。
【００１８】
さらに、勾配の方向を交番することによって、磁気的応答可能な粒子が機械的な振動（力の影響により方向を交互に変化する）になる。
【００１９】
しかも、均質の磁場と前記勾配磁場との組合わせは双極子の良好な配向およびより大きい剪断力が得られるように同時あるいは時間的にずれて提供される。
【００２０】
周期的に方向が交互に変化する（周期的なずれ）勾配磁場の生成は例えば図２に示されているように本発明に従った装置を要求する。機能的な原理は、互いに反対側に配置された２つのコイルＡおよびＢ（フェライトコアがあってもなくてもよい）に基づいている。制御装置Ｃは一時にコイルの１つだけが巻線を流れる電流を有するようにコイルを通る電流を制御する。この電流の交番は、周波数が発振器（ＯＳＣ）によって制御され、コイルによって異なる勾配方向に勾配磁場ＤおよびＥを生成する。コイルの間に位置する生物学構造あるいは磁気的応答可能な粒子Ｐは周期的に方向の交番する勾配磁場に露出され、上記記載に従って機械的振動を誘導する。
【００２１】
本発明はまた変形を含んでおり、例えば電流強度あるいはコイルの巻線を通る方向が制御されてさらに有効な振動が得られる。非常に有用な特別な場合では勾配方向を交番させているが、常に磁場の方向が同じになるように双極子の配置を維持する。これは、ヒステリシス（熱の発生がない）の供給がないようにする利点を生じさせ、一方、振動周波数（＝運動エネルギ−）は、双極子方向の交番に反作用するように磁気材料の傾向によって制限されないので増加される。
【００２２】
また、効率的あるいはさらに方向性の振動を得るために付加的なコイルを導入することも可能である。
【００２３】
図３は本発明の交流により装置のコイルを給電するための電気回路の１例を示す。回路は回路XR2206に基づいた発振器4 を含んでおり、その出力信号5 は電力増幅ステップ6 によって増幅され、並列に接続されたPBD 3548/1型の５個の回路（エリクソンによって製造された）に基づいており、その出力信号7 は１個以上のコイルを通って交流（最大１MHz,10A ）を駆動可能である。
【００２４】
図３の上記記載の電気回路は容易に変更することができ、また、同じ結果が発振器および電力増幅器の従来の様々な代りの接続によって得られることが当業者に明らかである。
【００２５】
コイルの接続の１つの例では、各コイルが０．５Ωの抵抗器、１２７ｐＦのコンデンサおよに２００μＨのコイルから構成された振動回路の１部であり、直列接続され、振動回路は図３に示されるような交流で給電される。
【００２６】
交流勾配磁場は２つのコイルの間に得られ、それは前記振動回路の１部であり、各電気回路に適用され、図３に示されるように、しかしコイルは各々１．０ＭＨｚおよび０．９ＭＨｚで給電される点で違いがある。勾配磁場の変化は差周波数１．０ＭＨｚ−０．９ＭＨｚに依存している。
【００２７】
上記記載の例は変更するのが容易であり、同じ結果が様々な交流接続およびコイルによって達成されることは当業者には明らかである。
【００２８】
参考文献
１．Jordan A.,Wust P.,Scholz R.,Faehling H.,Krause J.&Felix R.Magnet Fluid Hyperthermia, 569-597,in Scientific and Clinical Applications of Magnetic Carriers,edited by Hafeli U.,Schutt W.,Teller J.and Zborowski M.Plenum Press 1997.
２． Gordon R.T.Cancer treatment.US Patent No.4,303,636,1981.
３． Gordon R.T.Cancer treatment method.US Patent No.4,662,952,1986.
４． Gordon R.T.Use of magnetic susceptibility probes in the treatment of cancer.US Patent No.4,662,359,1987.
５．Borelli N.F.,Luderer A.A.&Panzarino J.N.Radio frequency induced hyperthermia for tumor therapy.
US Patent No.4,323,056,1982.

【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従った１つの実施形態における装置の磁気応答可能な材料の動作の概略図。
【図２】 本発明に従った１つの実施形態における交流勾配方向の勾配磁場を生成する装置の概略図。
【図３】 交流による本発明に従った１つの実施形態における装置のコイルを給電する電気回路図。

Claims (10)

1. 磁気応答可能な粒子の熱および運動エネルギを増加させる装置において、
   交流勾配磁場発生手段を具備し、
   この交流勾配磁場発生手段は、少なくとも２つの磁場生成手段を含み、その２つの磁場生成手段の少なくとも１つはコイルであり、それらの磁場生成手段の間の空間的に規定された領域にそれらの磁場生成手段によって交流勾配磁場が生成され、
   この空間的に規定された領域に磁気応答可能な粒子が付加された人間あるいは動物の組織が導入されるように構成され、
   前記交流勾配磁場によって前記人間あるいは動物の組織に付加された磁気応答可能な粒子の熱および運動エネルギの増加を生じさせてその増加された熱および運動エネルギによって選択的に前記人間あるいは動物の組織の外因的あるいは内因的な生物学構造に損傷を与え、不活性化し、あるいは破壊することを特徴とする装置。
2. 前記磁場生成手段の１つは永久磁石であることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記交流勾配磁場発生手段は少なくとも２つのコイルを含み、これらのコイルは異なる周波数および／あるいは振幅および／あるいは位相を有する交流電流を供給され、またはその代わりに前記コイルが供給交流電流の正あるいは負の部分のいずれかを給電されることを特徴とする請求項１あるいは２記載の装置。
4. 前記人間あるいは動物の組織の温度制御のためのサーモスタットと前記組織が交流勾配磁場に露出されている時間の長さの制御ための可変時間設定装置の少なくとも一方を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の装置。
5. 交流勾配磁場が３０ＭＨｚまでの周波数で交番し、前記コイルの内部の磁場の強さが少なくとも１０ｍＴである請求項１乃至４のいずれか１項記載の装置。
6. 前記人間あるいは動物の組織は生物体の一部分あるいは内部組織あるいは血液から構成され、交流勾配磁場に完全に露出した後にホストである人間あるいは動物の有機体に戻されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の装置。
7. 前記磁気応答可能な粒子が金属酸化物のコアおよび抗体またはその部分を含む被覆を含んでおり、０．１乃至３００ｎｍの範囲の大きさを有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の装置。
8. 前記磁気応答可能な粒子が交流勾配磁場に対する組織の露出の前にホストである人間あるいは動物の有機体に付加され、あるいはその代わりに前記磁気応答可能な粒子が組織がホストである人間あるいは動物の有機体から一時的に取り除かれた後に組織に付加されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の装置。
9. 内因的あるいは外因的な生物学構造は哺乳動物の細胞、悪性細胞、植物細胞、神経細胞、バクテリア、ウイルス、細胞小器官、細胞膜、細胞壁、リポソ−ム、プロテイン、原生動物、寄生体、ペプチド、薬、毒素、有機混合物、無機混合物あるいはそれらの組合わせで構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項記載の装置。
10. 腫瘍の病気、ホルモンの変調、感染病を治療するために使用されるビボあるいはビトロにおける使用を意図している請求項１乃至９のいずれか１項記載の装置。

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