JP4330062B2

JP4330062B2 - Cancer treatment apparatus and method, and body fluid treatment apparatus and method

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Publication number: JP4330062B2
Application number: JP2003085276A
Authority: JP
Inventors: 正裕古谷; 裕子佐藤; 洋昌長尾; 明彦内山
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: JP2004290351A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、腫瘍細胞などの癌細胞に起因する疾患を治療するのに適した治療装置および方法並びに体液処理装置および方法に関する。さらに詳述すると、本発明は癌細胞を加熱して破壊する治療装置および方法並びに体液を濾過して癌細胞を除去する体液処理装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、癌組織は熱に弱く、正常組織よりも熱感受性が高いという性質が知られている（例えば非特許文献１参照）。癌が腫瘍を作ればそこは血流が十分でなく酸素不足で乳酸が作られ酸性に傾く。一般に細胞は環境が酸性になるほど温度感受性が高くなり死に易い。また血流が少ないと温度も上がり易い。
【０００３】
この性質を利用して癌細胞のような腫瘍細胞を死滅するために、誘電加熱により腫瘍細胞を加熱して破壊する方法が多く提案されている（例えば非特許文献２及び特開２００１−３１４５１９参照）。この方法では、患部を挟むように電極を設置して、電極間に高周波の電場を生じさせる。これにより、癌細胞が例えば４２℃程度に誘電加熱されてアポトーシスを起こすことにより死滅する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３１４５１９号
【非特許文献１】
放射線医学大系、特別巻３、田坂皓編、中山書店１９８７
【非特許文献２】
「サーモトロン」温熱療法、菅原努編、健康新聞社１９９８
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した誘電加熱を利用する方法では、癌細胞以外の正常な細胞も誘電加熱されて破壊されてしまう虞があるので、実施時には電極の位置や大きさ、電場の周波数や出力等の諸条件の設定に細かい注意が必要になり処理が煩雑になってしまう。このため、癌細胞のみを選択的に死滅させたり除去できる方法が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、腫瘍細胞等の癌細胞のみを選択的に加熱して破壊できる治療装置および方法、並びに体液処理装置および方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、請求項２記載の本発明の治療方法は、電磁誘導により発熱する材質から成る発熱体に癌細胞に対して選択的に結合するリガンドを付着させた発熱素子を、被加療体（人体を除く）の癌細胞から成る患部に注入し、前記発熱素子を被加療体の癌細胞から成る患部に結合させた状態で前記発熱素子に周波数50Hz〜3GHz、出力50W〜100kWの電磁波を１秒以上20分以下照射して、前記発熱素子を誘導加熱し前記癌細胞を加熱して破壊するようにしている。かかる治療方法は、例えば請求項１記載の治療装置によって実施できる。請求項１記載の治療装置は、電磁誘導により発熱する材質から成る発熱体に癌細胞に対して選択的に結合するリガンドを付着させた発熱素子と、前記発熱素子が被加療体の癌細胞から成る患部に結合した状態で前記発熱素子に周波数50Hz〜3GHz、出力50W〜100kWの電磁波を１秒以上20分以下照射する誘導加熱手段とを備え、前記発熱素子を誘導加熱し前記癌細胞を加熱して破壊するようにしている。また、尚、本明細書中で「リガンド」とは、抗体やペプチドやＤＮＡ及び糖鎖、糖脂質等、癌細胞の外面に結合するもの全般を含んだ概念としている。
【０００８】
この場合、リガンドの利用により発熱体を被加療体（人体を除く）の正常な細胞等に結合させること無く患部たる癌細胞のみをターゲッティングして選択的に結合することができる。そして、特定の周波数・出力の電磁波を短時間照射することで、癌細胞に結合された発熱体のみを誘導加熱して、癌細胞を瞬間的に高温加熱することにより、細胞膜を破壊して細胞膜以外の原形質を流出させる、あるいは細胞がアポトーシスに陥る。よって、加熱される癌細胞の周囲に熱が伝導する前に発熱が終わるので、正常な部分を破壊すること無く癌細胞のみを加熱して破壊することができるようになる。
【０００９】
また、請求項５記載の体液処理方法は、採取された体液と電磁誘導により発熱する材質から成る発熱体に癌細胞に対して選択的に結合するリガンドを付着させた発熱素子とを混合して前記発熱素子を前記癌細胞に結合させる混合工程と、前記混合工程で得られた前記体液および前記発熱素子の混合液に周波数50Hz〜3GHz、出力50W〜100kWの電磁波を１秒以上20分以下照射して前記発熱素子を誘導加熱することにより前記癌細胞を加熱して破壊する誘導加熱工程と、破壊された前記癌細胞を除去して前記癌細胞が取り除かれた体液を得る除去工程とを備えるようにしている。この体液処理方法は、例えば請求項３記載の体液処理装置によって実施される。この請求項３記載の体液処理装置は、電磁誘導により発熱する材質から成る発熱体に癌細胞に対して選択的に結合するリガンドを付着させた発熱素子と、採取された前記体液と前記発熱素子とを混合して前記発熱素子を前記癌細胞に結合させる混合部と、前記混合部で得られた前記体液および前記発熱素子の混合液に周波数50Hz〜3GHz、出力50W〜100kWの電磁波を１秒以上20分以下照射して前記発熱素子を誘導加熱することにより前記癌細胞を加熱して破壊する誘導加熱手段と、破壊された前記癌細胞を除去して前記癌細胞が取り除かれた体液を得る除去部とを備えるようにしている。
【００１０】
これらの場合、採取した体液中の癌細胞を選択的に加熱破壊し除去しているので、体液中の正常な部分を破壊すること無く、癌細胞のみを破壊して除去した体液を得ることができるようになる。
【００１１】
更に、請求項６記載の体液処理方法は、被加療体（人体を除く）から体液を採取する採液工程と、採取された前記体液と電磁誘導により発熱する材質から成る発熱体に癌細胞に対して選択的に結合するリガンドを付着させた発熱素子とを混合して前記発熱素子を前記癌細胞に結合させる混合工程と、前記混合工程で得られた前記体液および前記発熱素子の混合液に周波数50Hz〜3GHz、出力50W〜100kWの電磁波を１秒以上20分以下照射して前記発熱素子を誘導加熱することにより前記癌細胞を加熱して破壊する誘導加熱工程と、破壊された前記癌細胞を除去して前記癌細胞が取り除かれた体液を得る除去工程と、該除去部で浄化された前記体液を前記生体に戻す返液工程とを備えるようにしている。この体液処理方法は、例えば請求項４記載の体液処理装置によって実施できる。この請求項４記載の体液処理装置は、電磁誘導により発熱する材質から成る発熱体に癌細胞に対して選択的に結合するリガンドを付着させた発熱素子と、被加療体から体液を採取する採液部と、採取された前記体液と前記発熱素子とを混合して前記発熱素子を前記癌細胞に結合させる混合部と、前記混合部で得られた前記体液および前記発熱素子の混合液に周波数50Hz〜3GHz、出力50W〜100kWの電磁波を１秒以上20分以下照射して前記発熱素子を誘導加熱することにより前記癌細胞を加熱して破壊する誘導加熱手段と、破壊された前記癌細胞を除去して前記癌細胞が取り除かれた体液を得る除去部と、該除去部で浄化された前記体液を前記生体に戻す返液部とを備えるようにしている。
【００１２】
これらの場合、被加療体から採取した体液中の癌細胞を選択的に加熱破壊し除去しているので、体液中の正常な部分を破壊すること無く、癌細胞のみを破壊して除去して元の被加療体に戻すことができるようになる。これにより、被加療体に直接電磁波をかけることなく、治療効果の高い体液循環システムを実現することができる。
【００１３】
また、請求項９記載の体液処理方法は、採取された体液と癌細胞に対して選択的に結合するリガンドを付着させた磁性体微粒子とを混合して前記磁性体微粒子を前記癌細胞に結合させる混合工程と、前記混合工程で得られた前記体液および前記磁性体微粒子の混合液に磁場をかけて前記磁性吸着素子を吸着することにより前記癌細胞のみを集めて他の成分を通過させる濾過工程とを備えるようにしている。この体液処理方法は、例えば請求項７記載の体液処理装置によって実施できる。この請求項７記載の体液処理装置は、癌細胞に対して選択的に結合するリガンドを付着させた磁性体微粒子と、採取された前記体液と前記磁性体微粒子とを混合して前記磁性体微粒子を前記癌細胞に結合させる混合部と、前記混合部で得られた前記体液および前記磁性体微粒子の混合液に磁場をかけて前記磁性吸着素子を吸着することにより前記癌細胞のみを集めて他の成分を通過させる濾過部とを備えるようにしている。
【００１４】
したがって、リガンドの利用により磁性体を正常な細胞等に結合させること無く癌細胞のみをターゲッティングして選択的に結合することができる。そして、癌細胞に結合された磁性体に磁場を与えることにより磁性体が吸着されて癌細胞が集められる。よって、癌細胞のみを集めて濾過等の処理を施すことができ、体液中の正常な部分を破壊すること無く、癌細胞のみを除去した体液を得ることができるようになる。
【００１５】
更に、請求項１０記載の体液処理方法は、被加療体（人体を除く）から体液を採取する採液部と、採取された前記体液と癌細胞に対して選択的に結合するリガンドを付着させた磁性体微粒子とを混合して前記磁性体微粒子を前記癌細胞に結合させる混合工程と、前記混合工程で得られた前記体液および前記磁性体微粒子の混合液に磁場をかけて前記磁性吸着素子を吸着することにより前記癌細胞のみを集めて他の成分を通過させる濾過工程と、前記濾過工程で前記癌細胞が濾過されて取り除かれた体液を前記被加療体に戻す返液工程とを備えるようにしている。この体液処理方法は、請求項８記載の体液処理装置によって実施できる。この請求項８記載の体液処理装置は、癌細胞に対して選択的に結合するリガンドを付着させた磁性体微粒子と、被加療体から体液を採取する採液部と、採取された前記体液と前記磁性体微粒子とを混合して前記磁性体微粒子を前記癌細胞に結合させる混合部と、前記混合部で得られた前記体液および前記磁性体微粒子の混合液に磁場をかけて前記磁性吸着素子を吸着することにより前記癌細胞のみを集めて他の成分を通過させる濾過部と、前記濾過部で前記癌細胞が濾過されて取り除かれた体液を前記被加療体に戻す返液部とを備えるようにしている。
【００１６】
これらの場合、被加療体から採取した体液を濾過して癌細胞を分離することができるので、体液中の正常な部分を破壊すること無く、癌細胞だけを除去して濾過後の体液を元の被加療体に戻すことができる。これにより、被加療体に直接磁場をかけることなく、治療効果の高い体液循環システムを実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
本発明の治療装置は、電磁誘導により発熱する材質から成る発熱体に癌細胞に対して選択的に結合するリガンドを付着させた発熱素子と、この発熱素子が被加療体の癌細胞から成る患部に結合した状態で当該発熱素子に周波数50Hz〜3GHz、出力50W〜100kWの電磁波を１秒以上20分以下照射する誘導加熱手段とを少なくとも含み、前記発熱素子を誘導加熱手段から照射される電磁波で誘導加熱して選択的に癌細胞を加熱して破壊するようにしたものである。
【００１９】
図１に本発明に用いる発熱素子１の一実施形態を示す。この発熱素子１は、電磁誘導により発熱する材質から成る発熱体２と、発熱体に付着されると共に癌細胞３に対して選択的に結合するリガンド４とを有するようにしている。このため、リガンド４より発熱体２を正常な細胞７等に結合させること無く癌細胞３のみをターゲッティングして選択的に結合することができる。そして、癌細胞３に結合された発熱体２を誘導加熱することにより、発熱体２の熱が癌細胞３に伝導して癌細胞３が加熱される。よって、癌細胞３のみを加熱して破壊することができる。
【００２０】
本実施形態では、癌細胞３は血液腫瘍細胞を対象としている。このため、当該腫瘍細胞の細胞膜５に選択的に結合するリガンド４を有する発熱素子１を使用して、癌細胞３のみを加熱して死滅させることができる。この癌細胞３は血液腫瘍細胞であることから、細胞表面にいくつかの特異的抗原６を発現している。例えば、多発性骨髄腫細胞では、細胞表面にＣＤ３８抗原、ＣＤ５４抗原、ＣＤ１３８抗原、ＨＭ１．２４抗原などを発現している。このため、リガンド４としては、これらの抗原６に対する抗体を使用している。
【００２１】
発熱体２としては、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）製の直径約１０ｎｍの真球粒子を使用している。マグネタイトは被加療体毒性が無いので、発熱素子１を被加療体内に注入しても安全性を確保することができる。また、マグネタイトは強磁性体であるので、癌細胞３に結合した発熱体２の周りに他の発熱体２が磁化架橋により付着する。これにより、図１に示すように癌細胞３の周囲を覆うように発熱素子１が付着するようになる。尚、発熱体としては、マグネタイトに限られるものではなく、電磁誘導により発熱する材質から成るものであれば使用可能であり、このようなものとしてはタングステン、アルミナ、ニッケル−クロム合金、ステンレススチール、金、炭素などが挙げられるが、中でも生体に無毒な金粒子の使用は好ましい。
【００２２】
また、直径が１０ｎｍほどの真球形状であるので、毛細血管に詰まることや血管内凝固の発生を抑制することができる。発熱体２の大きさは例えば１０ｎｍ〜４．５μｍ程度であることが好ましい。１０ｎｍより小さいと発熱量が不十分になるおそれがあり、４．５μｍより大きいと毛細血管に詰まり、かつ流動抵抗がリガンドによる吸着力より大きくなるという理由により好ましくない。また、発熱体２の大きさとしては、より好ましくは１０ｎｍ〜２５０ｎｍ程度であり、最も好ましくは１０ｎｍである。
【００２３】
この発熱素子１を生成するときは、使用する抗体と発熱体２とを一定時間だけ混合して、発熱体表面に抗体を吸着させて抗体吸着発熱素子１を得る。そして、この発熱素子１と細胞とを混合することにより細胞に発熱素子１を吸着させて、癌細胞３の細胞膜に結合された状態の発熱素子１を得ることができる。さらに、この発熱素子１に抗-F(ab)^２断片抗体を作用させて癌細胞３から取り外して、単体の発熱素子１を得ることができる。
【００２４】
また、発熱素子１を誘導加熱する誘導加熱手段は、発熱素子１を結合させた癌細胞３に電磁波を照射可能なコイル（図示省略）と、該コイルに通電して電磁波を発生させ発熱素子１を誘導加熱し癌細胞３を加熱して破壊する励磁回路（図示省略）とを少なくとも有する。この誘導加熱手段から照射される電磁波は、周波数50Hz〜3GHz、出力50W〜100kWであり、20分以下１秒以上照射するようにしている。上記条件の電磁波の照射を実現して誘電加熱ではなく誘導加熱により発熱体２を加熱することができる。
【００２５】
そして、上記条件の電磁波の照射により、癌細胞３を瞬間的に高温加熱することができるので、細胞膜５を破壊して細胞膜５以外の原形質を流出させることができる。よって、加熱される癌細胞３の周囲に熱が伝導する前に発熱が終わるので、正常な部分を破壊すること無く癌細胞３のみを加熱して破壊することができるようになる。照射する電磁波の条件としては、より好ましくは周波数10kHz〜2MHz、出力100W〜1kW、照射時間3分以下であり、最も好ましくは周波数400kHz〜2MHz、出力100〜300W、照射時間1〜5秒となる。
【００２６】
また、コイルは、直径３ｍｍの銅線を直径８００ｍｍで一巻きにして形成している。これにより、発熱素子１を例えば人間のような大型の被加療体に注入した場合に、被加療体ごとコイルの内部に載置することができるようになる。勿論、被加療体から採取された体液を発熱素子１と混合状態として貯留する容器のような混合部あるいは犬、猫のような小さな被加療体を対象とする場合には、それに応じたコイル直径ないし巻き数のコイルが選択されることは言うまでもない。
【００２７】
さらに、コイルは１巻きであるので、コイルのインダクタンスを小さく抑えることができる。そして、コイルおよび励磁回路のＬＣＲの各値は、コイルが発振し易くなるようにマッチングを取って設定する。これにより、電磁波を照射するときに発振し易くなるので、小さな入力で大きな出力を得ることができるようになり、大きな被加療体に電磁波を照射して誘電加熱するときでも電源の負荷を小さくすることができる。
【００２８】
上述した発熱素子１および治療装置を利用して被加療体内の癌細胞３を加熱して死滅させる手順を以下に説明する。ここで、本実施形態で「被加療体」とは例えば人間を除いた動物としている。ただし、被加療体はこれに限られるものではなく、人間を含めた動物全般の他に、植物等を含んだ生物全般とすることができる。
【００２９】
予め生成した発熱素子１を被加療体内に投与する。投与の方法としては、例えば注射により注入する。注入された発熱素子１は、被加療体内で癌細胞３の細胞膜５に発現した抗原６に対してリガンド４により結合する。さらに、結合した発熱素子１の周囲に他の発熱素子１が磁化架橋により付着して、発熱素子１により癌細胞３の全体が覆われるようになる。
【００３０】
そして、この被加療体を誘導加熱手段のコイルの内部に載置して、励磁回路によりコイルに通電して被加療体に向けて電磁波を照射する。これにより、発熱素子１の発熱体２が誘導加熱されて、癌細胞３の細胞膜５が加熱される。発熱素子１は癌細胞３の全体を覆っているので、癌細胞３は全体的に加熱されるようになる。そして、細胞膜５が４２℃を超える温度に加熱されると、その一部Ｈが熱破壊されて細胞膜５以外の原形質が流出して死滅する。あるいは、細胞膜５が４２℃以上に加熱されると、癌細胞３がアポトーシスに陥ることにより死滅する。
【００３１】
発熱素子１のリガンド４は癌細胞３に発現した抗原６に対してのみ結合するので、正常な細胞７を加熱して破壊してしまうおそれを減らすことができる。特に本実施形態では周波数50Hz〜3GHz、出力50W〜100kW、照射時間20分以下としているので、癌細胞３を瞬間的に高温加熱することができる。よって、加熱される癌細胞３の周囲に熱が伝導する前に発熱が終わり、正常な細胞７を破壊することをより確実に防止することができる。
【００３２】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では、癌細胞３を血液腫瘍細胞にしているが、これには限られず固形腫瘍細胞としても良い。これにより例えば骨髄や臓器に発現した固形腫瘍細胞でも対象とすることができる。この場合も、癌細胞３である腫瘍細胞の近傍に発熱素子１を注入することにより、癌細胞３の細胞膜に発熱素子１を結合させて誘導加熱により死滅させることができる。
【００３３】
また、上述した実施形態では被加療体内に発熱素子１を注入しているが、これには限られず体外において体液中の癌細胞３に発熱素子１を結合させて誘導加熱するようにしても良い。例えばあらかじめ採取された体液あるいは被加療体から採取された体液に、電磁誘導により発熱する材質から成る発熱体に癌細胞に対して選択的に結合するリガンドを付着させた発熱素子とを混合して発熱素子と癌細胞とを結合させ、この混合液に周波数50Hz〜3GHz、出力50W〜100kWの電磁波を１秒以上20分以下照射して発熱素子を誘導加熱することにより、癌細胞を加熱して破壊し、破壊された癌細胞を除去して癌細胞が取り除かれた体液を得、さらにはこの浄化体液を被加療体に還流させるようにしても良い。
【００３４】
例えば、被加療体から体液を採取しながら癌細胞を死滅させる処置を行う場合には、被加療体８から体液を採取する採液工程と、採取した体液に発熱素子１を混合して該体液１９中の癌細胞に結合させる混合工程と、混合工程で得られた体液１９および発熱素子１の混合液に電磁波を照射して発熱素子１を誘導加熱することにより癌細胞３を加熱して破壊する誘導加熱工程と、破壊された癌細胞３を除去する除去工程と、該除去工程で浄化された体液を被加療体８に戻す返液工程とによって実施される。
【００３５】
この体液処理方法を実現するための体液処理装置１４は、例えば図２に示すように、被加療体８から体液１９を採取して発熱素子１を混合し誘導加熱により癌細胞３のみを死滅させ除去し被加療体８に返液する体液処理装置１４を使用する。すなわち、この体液処理装置１４は、被加療体８から体液１９を採取する採液部９と、採取した体液１９に発熱素子１を混合して該体液１９中の癌細胞３に結合させる混合部１０と、混合部１０で得られた体液および発熱素子１の混合液に電磁波を照射して発熱素子１を誘導加熱することにより癌細胞３を加熱して破壊する誘導加熱部１１と、破壊された癌細胞３を除去する除去部１１と、該除去部１１で浄化された体液を被加療体８に戻す返液部１３とを備えるようにしている。
【００３６】
体液処理装置１４を使用するときは、採液部９により採液工程を実施し、被加療体８から血液やリンパ液や組織液のような体液１９を採取する。例えば血液を採取する場合は、連続的に血液成分分離採血が可能なヘモネティクス装置を使用することが好ましい。また、ヘモネティクス装置で分離された血小板及び血漿は、処理を加えずに元の被加療体８に戻すようにする。
【００３７】
そして、混合部１０により混合工程を実施し、採取した体液１９に発熱素子１を混合して体液１９中の癌細胞３に結合させる。このとき、保温器によって混合液を被加療体８の体温程度に維持しておくことが好ましい。さらに、誘導加熱部１１により誘導加熱工程を実施し、混合液に電磁波を照射して発熱素子１を誘導加熱することにより癌細胞３を加熱して破壊する。また、除去部１２により除去工程を実施し、破壊された癌細胞３を除去して、返液部１３により返液工程を実施して体液を被加療体８に戻す。
【００３８】
この場合、被加療体８から採取した体液１９中の癌細胞３を選択的に加熱破壊し除去しているので、体液中の正常な部分７を破壊すること無く、癌細胞３のみを破壊して除去して元の被加療体８に戻すことができるようになる。これにより、治療効果の高い体液循環システムを実現することができる。
【００３９】
また、上述した各実施形態では発熱体２の材質としてマグネタイトを使用しているが、これには限られず誘導加熱される材質、即ち導体であれば良く、金あるいはそれ以外の各種の金属や導電性セラミックス等を使用することができる。
【００４０】
一方、上述した各実施形態では導体から成る発熱体２をリガンド４により癌細胞３に結合させる発熱素子１を使用しているが、これには限られず磁性体をリガンド４により癌細胞３に結合させる磁性吸着素子を使用することもできる。この場合、癌細胞３に選択的に結合された磁性体に磁場を与えることにより、磁性体が吸着されて癌細胞３を集めることができる。よって、癌細胞３のみを集めて濾過等の処理を施して除去することができる。
【００４１】
例えば、被加療体８から体液１９を採取しながら癌細胞３のみを除去する処置を行う場合には、被加療体８から体液１９を採取する採液工程と、採取した体液１９に磁性吸着素子１５を混合して該体液１９中の癌細胞３に結合させる混合工程と、混合工程で得られた体液および磁性吸着素子１５の混合液に磁場を与えて磁性吸着素子１５を吸着することにより癌細胞３のみを集めて他の成分を通過させる濾過工程と、該濾過工程で濾過された体液を被加療体８に戻す返液工程とによって実施される。
【００４２】
この体液処理方法は、例えば図３に示すような体液処理装置１６によって実現される。この体液処理装置１６は、被加療体８から体液１９を採取する採液部９と、採取した体液１９に磁性吸着素子１５を混合して該体液１９中の癌細胞３に結合させる混合部１０と、混合部１０で得られた体液および磁性吸着素子１５の混合液に磁場を与えて磁性吸着素子１５を吸着することにより癌細胞３のみを集めて他の成分を通過させる濾過部１７と、該濾過部１７で濾過された体液を被加療体８に戻す返液部１３とを備えるものとしている。
【００４３】
体液処理装置１６を使用するときは、採液部９により採液工程を実施し、被加療体８から体液１９を採取する。そして、混合部１０により混合工程を実施し、採取した体液１９に磁性吸着素子１５を混合して体液１９中の癌細胞３に結合させる。さらに、濾過部１７により濾過工程を実施し、混合液に磁場を与えて磁性吸着素子１５を吸着することにより癌細胞３のみを集めて他の成分を通過させて、混合液の濾過を行う。また、返液部１３により返液工程を実施して体液を被加療体８に戻す。
【００４４】
この場合、被加療体８から採取した体液１９を濾過して癌細胞３を分離することができるので、体液中の正常な部分を破壊すること無く、癌細胞３だけを除去して濾過後の体液を元の被加療体８に戻すことができる。これにより、治療効果の高い体液循環システムを実現することができる。また、癌細胞３を必ずしも破壊する必要が無いので、使用エネルギを低減することができる。
【００４５】
さらに、上述した各体液処理方法並びに体液処理装置１４，１６では被加療体８から体液を採液しながら癌細胞３を死滅ないし除去する処置をして再び被加療体８に還流させるようにしているが、これには限られず不特定の生体から予め採取された体液あるいは被加療体から予め採取された体液に対して上述の処理を行うようにしても良い。すなわち、予め採取された体液１９に発熱素子１を混合して体液１９中の癌細胞３に結合させる混合工程と、混合工程で得られた体液および発熱素子１の混合液に電磁波を照射して発熱素子１を誘導加熱することにより癌細胞３を加熱して破壊する誘導加熱工程と、破壊された癌細胞３を除去する除去工程とを少なくとも実施することによって、癌細胞３を死滅させた体液１９を得るようにしても良い。
【００４６】
この体液処理方法は、例えば図４に示す体液処理装置１８によって実施できる。この体液処理装置１８は、体液１９例えば不特定の生体から予め採取された体液あるいは被加療体から採取された体液に発熱素子１を混合して体液１９中の癌細胞３に結合させる混合部１０と、混合部１０で得られた体液および発熱素子１の混合液に電磁波を照射して発熱素子１を誘導加熱することにより癌細胞３を加熱して破壊する誘導加熱部１１と、破壊された癌細胞３を除去する除去部１２とを備え、採取された体液から癌細胞を死滅させて癌細胞を含まない体液を得ることができる。
【００４７】
また、予め採取された体液１９に磁性吸着素子１５を混合して体液１９中の癌細胞３に結合させる混合工程と、混合工程で得られた体液および磁性吸着素子１５の混合液に磁場を与えて磁性吸着素子１５を吸着することにより癌細胞３のみを集めて他の成分を通過させる濾過工程とを少なくとも実施することによって、癌細胞３を除去した体液を得るようにしても良い。
【００４８】
この体液処理方法は、例えば図５に示す体液処理装置２０によって実施できる。体液処理装置２０は、予め採取された体液１９に磁性吸着素子１５を混合して体液１９中の癌細胞３に結合させる混合部１０と、混合部１０で得られた体液および磁性吸着素子１５の混合液に磁場を与えて磁性吸着素子１５を吸着することにより癌細胞３のみを集めて他の成分を通過させる濾過部１７とを備え、採取された体液から癌細胞を分離・除去した体液を得ることができる。
【００４９】
これらの場合、採取された体液１９の癌細胞３を選択的に加熱あるいは分離して体液から取り除いているので、体液中の正常な部分を破壊すること無く、癌細胞３のみを除去した体液を得ることができるようになる。よって、最終的に得られた体液を元の被加療体とは別の被加療体に利用することができるようになる。また、磁性吸着素子１５を用いて癌細胞を除去する方法については、予め採取された体液に対して処置する場合について主に説明しているが、これに特に限定されるものではなく、流動性のある癌細胞などに対しては被加療体８の体内に磁性吸着素子１５を注入して磁場をかけたポイントに磁性吸着素子１５と結合した癌細胞などを集めて、前述の電磁波照射や放射線照射などを実施しても良い。
【００５０】
また、上述した各実施形態では、リガンド４として抗体を使用しているが、これには限られず癌細胞３に選択的に結合するものであれば良い。例えば、ペプチドやＤＮＡなどを使用することもできる。
【００５１】
そして、上述した各実施形態では、発熱素子１や磁性吸着素子１５の被加療体への投与方法として注射による注入を採用しているが、これには限られず患部に直接塗りこむ塗り薬状としても良い。
【００５２】
更に、本実施形態では、癌細胞を対象にした例を主に挙げて説明しているが、場合によってはウィルスやタンパク質などを対象としても良い。例えば、アデノウィルスに対し抗ウィルス抗体をリガンドとして発熱素子１や磁性吸着素子１５に結合させて用いることで、ウィルスに対して選択的発熱素子１や磁性吸着素子１５を結合させて、誘導加熱による瞬間的加熱で破壊ないし弱体化したり、磁気吸引による選別で体液などをウィルスの少ないあるいは全く存在しない状態に浄化することも可能である。
【００５３】
【実施例】
（実施例１）
上述した発熱素子１を使用して癌細胞３を加熱破壊する実験を行った。癌細胞３としてはＣＤ５４抗原を８０％以上発現している多発性骨髄腫細胞株ＫＭＳ２８ＰＥ細胞を使用した。発熱体２としては直径４．５μｍ、ダイナルバイオテック社製のダイナビーズ（Pan Mouse IgG）を使用した。癌細胞３に発熱体２を付着させて、多数の発熱体２が付着した癌細胞３をマイクロマニピュレータで拾い上げ、ＩＭＤＭ入り寒天培地に撒いた。
【００５４】
コイルとしては、直径３ｍｍの銅線を直径３０ｍｍで５巻きしたものを使用して、発熱体２に電磁波を照射した。その後、培養しながら癌細胞３の増殖や死滅の状態を観察した。その結果、図６に示す電磁波照射前の状態では、癌細胞３の周囲に発熱体２が付着している様子が確認できた。そして、図７に示す電磁波照射２日後の状態では、癌細胞３の細胞膜が破壊された様子が確認できた。
【００５５】
また、電磁波の照射条件としては、周波数４５０ＭＨｚ、出力１，０．５ｋＷ、照射時間１，２，３，４，５，１０，２０秒とした。この結果、周波数４５０ＭＨｚ、出力１ｋＷ、照射時間２〜５秒としたときが最も良く死滅した。
【００５６】
（実施例２）
直径４．５μｍ、ダイナルバイオテック社製のダイナビーズ（Pan Mouse IgG）２００個を１ｍｌに混合して１０Ｗの熱を２秒間与えたときの温度変化を測定した。その結果を図８に示す。同図に示すように、僅か２秒の加熱であっても癌細胞３の加熱には十分な高温化を実現することができた。したがって、ダイナビーズのような微粒子を使用しても癌細胞３を瞬時に加熱することが十分可能であることが確認できた。
【００５７】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、請求項１または２記載の発明によれば、リガンドの利用により発熱体を被加療体の正常な細胞等に結合させること無く患部たる癌細胞のみをターゲッティングして選択的に結合することができ、癌細胞に結合された発熱体のみを誘導加熱して癌細胞を瞬間的に高温加熱することにより、細胞膜を破壊して細胞膜以外の原形質を流出させる、あるいは細胞がアポトーシスに陥らせることができる。しかも、加熱される癌細胞の周囲に熱が伝導する前に発熱が終わるので、正常な部分を破壊すること無く癌細胞のみを加熱して破壊することができるようになる。
【００５８】
さらに、請求項３または５記載の発明によれば、採取した体液中の癌細胞を選択的に加熱破壊し除去しているので、体液中の正常な部分を破壊すること無く、癌細胞のみを破壊して除去した体液を得ることができるようになる。よって、最終的に得られた体液を元の被加療体とは別の被加療体に利用することができるようになる。
【００５９】
さらに、請求項４または６記載の発明によれば、被加療体から採取した体液中の癌細胞を選択的に加熱破壊し除去しているので、体液中の正常な部分を破壊すること無く、癌細胞のみを破壊して除去して元の被加療体に戻すことができるようになる。これにより、被加療体に直接電磁波をかけることなく、治療効果の高い体液循環システムを実現することができる。
【００６０】
更に、請求項７及び９記載の発明によると、リガンドの利用により磁性体を正常な細胞等に結合させること無く癌細胞のみをターゲッティングして選択的に結合することができる。そして、癌細胞に結合された磁性体に磁場を与えることにより磁性体が吸着されて癌細胞が集められる。よって、癌細胞のみを集めて濾過等の処理を施すことができ、体液中の正常な部分を破壊すること無く、癌細胞のみを除去した体液を得ることができるようになる。
【００６１】
また、請求項８及び１０記載の発明によると、被加療体から採取した体液を濾過して癌細胞を分離することができるので、体液中の正常な部分を破壊すること無く、癌細胞だけを除去して濾過後の体液を元の被加療体に戻すことができる。これにより、被加療体に直接磁場をかけることなく、治療効果の高い体液循環システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発熱素子の使用状態を示す概念図である。
【図２】体液処理装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図３】体液処理装置の他の実施形態を示すブロック図である。
【図４】体液処理装置の別の実施形態を示すブロック図である。
【図５】体液処理装置の更に他の実施形態を示すブロック図である。
【図６】電磁波照射前の状態を示す顕微鏡写真である。
【図７】電磁波照射後の状態を示す顕微鏡写真である。
【図８】加熱時の温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１発熱素子
２発熱体
３癌細胞
４リガンド
８被加療体
９採液部
１０混合部
１１誘導加熱部（誘導加熱手段）
１２除去部
１３返液部
１４体液処理装置
１５磁性吸着素子
１６体液処理装置
１７濾過部
１８体液処理装置
１９体液
２０体液処理装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a treatment apparatus and method and a body fluid treatment apparatus and method suitable for treating diseases caused by cancer cells such as tumor cells. More specifically, the present invention relates to a treatment apparatus and method for heating and destroying cancer cells and a body fluid treatment apparatus and method for removing body cancer cells by filtering the body fluid.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, it is known that cancer tissues are weak against heat and have higher heat sensitivity than normal tissues (see, for example, Non-Patent Document 1). If cancer makes a tumor, there is insufficient blood flow, and lactic acid is produced due to lack of oxygen, which tends to be acidic. In general, cells become more sensitive to temperature and become more susceptible to death as the environment becomes more acidic. Also, if the blood flow is low, the temperature tends to rise.
[0003]
In order to kill tumor cells such as cancer cells using this property, many methods for destroying the tumor cells by heating with dielectric heating have been proposed (see, for example, Non-Patent Document 2 and JP-A-2001-314519). ). In this method, electrodes are installed so as to sandwich the affected part, and a high-frequency electric field is generated between the electrodes. As a result, the cancer cells are killed by dielectric heating to, for example, about 42 ° C. to cause apoptosis.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-314519 A
[Non-Patent Document 1]
Department of Radiology, Special Volume 3, Satoshi Tasaka, Nakayama Shoten 1987
[Non-Patent Document 2]
"Thermotron" hyperthermia, Tsutomu Sugawara, Health Newspaper 1998
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described method using dielectric heating, normal cells other than cancer cells may be destroyed due to dielectric heating, so that various parameters such as the position and size of the electrode, the frequency and output of the electric field, etc. may be used at the time of implementation. A detailed attention is required for setting conditions, and the processing becomes complicated. Therefore, a method capable of selectively killing or removing only cancer cells is desired.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a treatment apparatus and method, and a body fluid treatment apparatus and method that can selectively heat and destroy only cancer cells such as tumor cells.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the treatment method of the present invention according to claim 2 includes a heating element comprising a heating element made of a material that generates heat by electromagnetic induction and a ligand that selectively binds to cancer cells attached thereto. Injecting into the affected area consisting of cancer cells of the treatment body (excluding the human body), the heating element is connected to the affected area consisting of cancer cells of the treatment body, and the heating element has a frequency of 50 Hz to 3 GHz and an output of 50 W to 100 kW. An electromagnetic wave is irradiated for 1 second or more and 20 minutes or less to inductively heat the heating element to heat and destroy the cancer cells. Such a treatment method can be carried out, for example, by the treatment device according to claim 1. The therapeutic device according to claim 1, wherein a heating element made of a material that generates heat by electromagnetic induction is attached with a ligand that selectively binds to cancer cells, and the heating element is derived from cancer cells of a treatment object. Inductive heating means for irradiating the heating element with an electromagnetic wave having a frequency of 50 Hz to 3 GHz and an output of 50 W to 100 kW for 1 second or more and 20 minutes or less in a state where the heating element is coupled to the affected area. And destroy it. In addition, in this specification, “ligand” is a concept that includes antibodies, peptides, DNA, sugar chains, glycolipids, etc. that bind to the outer surface of cancer cells in general.
[0008]
In this case, by using the ligand, it is possible to target and selectively bind only the cancer cells as the affected part without binding the heating element to normal cells or the like of the treatment target (excluding the human body). Then, by irradiating electromagnetic waves with a specific frequency and output for a short time, only the heating element coupled to the cancer cells is inductively heated, and the cancer cells are instantaneously heated to a high temperature, thereby destroying the cell membrane and cell membranes. Drain protoplasms other than or cells fall into apoptosis. Therefore, since heat generation ends before heat is conducted around the heated cancer cell, only the cancer cell can be heated and destroyed without destroying the normal part.
[0009]
The body fluid treatment method according to claim 5 is a mixture of the collected body fluid and a heating element in which a ligand that selectively binds to cancer cells is attached to a heating element made of a material that generates heat by electromagnetic induction. A mixing step for binding the heating element to the cancer cells, and an electromagnetic wave having a frequency of 50 Hz to 3 GHz and an output of 50 W to 100 kW is irradiated for 1 second to 20 minutes to the mixture of the body fluid and the heating element obtained in the mixing step. An induction heating step of heating and destroying the cancer cells by induction heating the heating element, and a removal step of removing the destroyed cancer cells and obtaining a body fluid from which the cancer cells have been removed. I am doing so. This body fluid treatment method is carried out, for example, by a body fluid treatment apparatus according to claim 3. The body fluid treatment device according to claim 3 is a heating element in which a ligand that selectively binds to cancer cells is attached to a heating element made of a material that generates heat by electromagnetic induction, and the collected body fluid and the heating element. And mixing the heating element with the cancer cells, and the body fluid and the heating element mixture obtained in the mixing section are subjected to electromagnetic waves having a frequency of 50 Hz to 3 GHz and an output of 50 W to 100 kW for 1 second. Induction heating means for heating and destroying the cancer cells by irradiating the heating element by induction heating for 20 minutes or less and a body fluid from which the cancer cells have been removed by removing the destroyed cancer cells And a removal unit.
[0010]
In these cases, since the cancer cells in the collected body fluid are selectively destroyed by heating, the body fluid can be obtained by destroying only the cancer cells without destroying normal parts of the body fluid. become able to.
[0011]
Furthermore, the body fluid treatment method according to claim 6 is a method of collecting a body fluid from a body to be treated (excluding a human body), and a heating element composed of the collected body fluid and a material that generates heat by electromagnetic induction. A heating step in which a heating element to which a ligand that selectively binds is attached is mixed to bind the heating element to the cancer cell, and the body fluid obtained in the mixing step and the mixed solution of the heating element An induction heating step of heating and destroying the cancer cells by irradiating the heating element with induction waves of a frequency of 50 Hz to 3 GHz and an output of 50 W to 100 kW for 1 second to 20 minutes, and the destroyed cancer cells Is removed to obtain a body fluid from which the cancer cells have been removed, and a returning step for returning the body fluid purified by the removal unit to the living body. This body fluid treatment method can be carried out, for example, by the body fluid treatment apparatus according to claim 4. The body fluid treatment device according to claim 4 includes a heating element in which a ligand that selectively binds to cancer cells is attached to a heating element made of a material that generates heat by electromagnetic induction, and a sampling for collecting body fluid from a treated body. A liquid part, a mixing part that mixes the collected body fluid and the heating element to bind the heating element to the cancer cells, and a frequency of the body fluid and the mixed liquid of the heating element obtained in the mixing part. An induction heating means for heating and destroying the cancer cell by irradiating an electromagnetic wave of 50 Hz to 3 GHz and an output of 50 W to 100 kW for 1 second to 20 minutes to induce heating of the heating element, and the destroyed cancer cell A removing unit that obtains a body fluid from which the cancer cells have been removed is provided, and a return unit that returns the body fluid purified by the removing unit to the living body.
[0012]
In these cases, cancer cells in the body fluid collected from the treated body are selectively destroyed by heating, so that only the cancer cells can be destroyed and removed without destroying normal parts of the body fluid. It becomes possible to return to the original treatment object. As a result, a body fluid circulation system having a high therapeutic effect can be realized without directly applying electromagnetic waves to the body to be treated.
[0013]
The body fluid treatment method according to claim 9, wherein the collected body fluid and magnetic particles to which a ligand that selectively binds to cancer cells is mixed are combined to bind the magnetic particles to the cancer cells. A mixing step, and filtration for collecting only the cancer cells and passing other components by applying a magnetic field to the mixed liquid of the body fluid and the magnetic fine particles obtained in the mixing step to adsorb the magnetic adsorption element And a process. This body fluid treatment method can be carried out, for example, by the body fluid treatment apparatus according to claim 7. The body fluid treatment device according to claim 7, wherein the magnetic material fine particles are prepared by mixing the magnetic fine particles to which a ligand that selectively binds to cancer cells is attached, the collected body fluid and the magnetic fine particles. A mixture part that binds to the cancer cells, and a magnetic field applied to the mixture of the body fluid and magnetic fine particles obtained in the mixture part to adsorb the magnetic adsorption element to collect only the cancer cells. The filtration part which lets the component of this pass is provided.
[0014]
Therefore, by using a ligand, only a cancer cell can be targeted and selectively bound without binding a magnetic substance to normal cells or the like. And a magnetic body is adsorb | sucked by giving a magnetic field to the magnetic body couple | bonded with the cancer cell, and a cancer cell is collected. Therefore, only cancer cells can be collected and subjected to a treatment such as filtration, and a body fluid from which only cancer cells have been removed can be obtained without destroying normal parts in the body fluid.
[0015]
Furthermore, the body fluid treatment method according to claim 10 is a method of attaching a fluid collection unit for collecting body fluid from a body to be treated (excluding a human body) and a ligand that selectively binds to the collected body fluid and cancer cells. A mixing step of mixing the magnetic fine particles with the cancer cells, and applying a magnetic field to the body fluid obtained in the mixing step and the mixed liquid of the magnetic fine particles. A filtration step of collecting only the cancer cells by adsorbing and allowing other components to pass through, and a return step of returning the body fluid removed by filtering the cancer cells in the filtration step to the treated body I am doing so. This body fluid treatment method can be carried out by the body fluid treatment apparatus according to claim 8. The bodily fluid treatment device according to claim 8, wherein the magnetic fine particles to which a ligand that selectively binds to cancer cells is attached, a liquid collecting unit that collects the bodily fluid from the treatment target, and the collected bodily fluid A mixing unit that mixes the magnetic fine particles to bind the magnetic fine particles to the cancer cells, and a magnetic field applied to the body fluid obtained in the mixing unit and the mixed liquid of the magnetic fine particles, and the magnetic adsorption element A filtration unit that collects only the cancer cells by adsorbing and allowing other components to pass therethrough, and a liquid return unit that returns the body fluid removed by filtering the cancer cells in the filtration unit to the treated body I am doing so.
[0016]
In these cases, the body fluid collected from the treated body can be filtered to separate the cancer cells, so that only the cancer cells are removed and the filtered body fluid can be recovered without destroying normal parts of the body fluid. Can be returned to the treated body. Thereby, a bodily fluid circulation system with a high therapeutic effect can be realized without directly applying a magnetic field to the treatment object.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.
[0018]
The therapeutic device of the present invention includes a heating element in which a ligand that selectively binds to cancer cells is attached to a heating element made of a material that generates heat by electromagnetic induction, and an affected area in which the heating element is composed of cancer cells of a treatment object. And at least an induction heating means for irradiating the heating element with an electromagnetic wave having a frequency of 50 Hz to 3 GHz and an output of 50 W to 100 kW for 1 second to 20 minutes, and the heating element is an electromagnetic wave irradiated from the induction heating means. The cancer cells are selectively heated and destroyed by induction heating.
[0019]
FIG. 1 shows an embodiment of a heating element 1 used in the present invention. The heating element 1 includes a heating element 2 made of a material that generates heat by electromagnetic induction, and a ligand 4 that is attached to the heating element and selectively binds to cancer cells 3. Therefore, only the cancer cell 3 can be targeted and selectively bound without binding the heating element 2 to the normal cell 7 or the like from the ligand 4. Then, by heating the heating element 2 coupled to the cancer cell 3, the heat of the heating element 2 is conducted to the cancer cell 3 and the cancer cell 3 is heated. Therefore, only the cancer cell 3 can be heated and destroyed.
[0020]
In the present embodiment, the cancer cells 3 are intended for blood tumor cells. For this reason, only the cancer cell 3 can be heated and killed using the heating element 1 having the ligand 4 that selectively binds to the cell membrane 5 of the tumor cell. Since this cancer cell 3 is a blood tumor cell, it expresses some specific antigens 6 on the cell surface. For example, multiple myeloma cells express CD38 antigen, CD54 antigen, CD138 antigen, HM1.24 antigen and the like on the cell surface. For this reason, as the ligand 4, antibodies against these antigens 6 are used.
[0021]
As the heating element 2, spherical particles having a diameter of about 10 nm made of magnetite (Fe 3 O 4) are used. Since magnetite has no toxicity to the treated body, safety can be ensured even if the heating element 1 is injected into the treated body. In addition, since magnetite is a ferromagnetic material, another heating element 2 adheres to the periphery of the heating element 2 bonded to the cancer cell 3 by magnetic crosslinking. Thereby, as shown in FIG. 1, the heating element 1 comes to adhere so as to cover the periphery of the cancer cell 3. The heating element is not limited to magnetite but can be used as long as it is made of a material that generates heat by electromagnetic induction, such as tungsten, alumina, nickel-chromium alloy, stainless steel, Although gold, carbon, etc. are mentioned, it is preferable to use gold particles that are non-toxic to living bodies.
[0022]
Moreover, since it has a true spherical shape with a diameter of about 10 nm, it is possible to suppress clogging of capillaries and occurrence of intravascular coagulation. The size of the heating element 2 is preferably about 10 nm to 4.5 μm, for example. If it is smaller than 10 nm, the calorific value may be insufficient, and if it is larger than 4.5 μm, it is not preferable because it clogs capillaries and the flow resistance becomes larger than the adsorption force by the ligand. Moreover, as a magnitude | size of the heat generating body 2, More preferably, it is about 10 nm-250 nm, Most preferably, it is 10 nm.
[0023]
When generating the heating element 1, the antibody to be used and the heating element 2 are mixed for a certain period of time, and the antibody is adsorbed on the surface of the heating element to obtain the antibody adsorption heating element 1. Then, by mixing the heat generating element 1 and the cells, the heat generating element 1 is adsorbed to the cells, and the heat generating element 1 in a state of being bonded to the cell membrane of the cancer cell 3 can be obtained. Furthermore, this heating element 1 has anti-F (ab) ² A single heating element 1 can be obtained by removing it from the cancer cells 3 by acting a fragment antibody.
[0024]
The induction heating means for inductively heating the heating element 1 includes a coil (not shown) that can irradiate the cancer cell 3 to which the heating element 1 is coupled with an electromagnetic wave, and an electric current that is passed through the coil to generate the electromagnetic wave. And at least an excitation circuit (not shown) that heats and destroys the cancer cells 3. The electromagnetic wave irradiated from this induction heating means has a frequency of 50 Hz to 3 GHz, an output of 50 W to 100 kW, and is irradiated for 20 minutes or less and 1 second or more. The heating element 2 can be heated not by dielectric heating but by induction heating by realizing electromagnetic wave irradiation under the above conditions.
[0025]
And by irradiation with electromagnetic waves under the above conditions, the cancer cells 3 can be heated instantaneously at a high temperature, so that the cell membrane 5 can be destroyed and protoplasms other than the cell membrane 5 can flow out. Therefore, since heat generation ends before heat is conducted around the heated cancer cell 3, only the cancer cell 3 can be heated and destroyed without destroying the normal part. The conditions of the electromagnetic wave to be irradiated are more preferably a frequency of 10 kHz to 2 MHz, an output of 100 W to 1 kW, an irradiation time of 3 minutes or less, and most preferably a frequency of 400 kHz to 2 MHz, an output of 100 to 300 W, and an irradiation time of 1 to 5 seconds. .
[0026]
Further, the coil is formed by winding a copper wire having a diameter of 3 mm with a diameter of 800 mm. As a result, when the heating element 1 is injected into a large body to be treated such as a human, the body to be treated can be placed inside the coil. Of course, in the case where a mixed part such as a container for storing bodily fluid collected from the body to be treated in a mixed state with the heating element 1 or a small body to be treated such as a dog or cat is targeted, the coil diameter corresponding thereto Needless to say, a coil having a number of turns is selected.
[0027]
Furthermore, since the coil has one turn, the inductance of the coil can be kept small. Each value of the LCR of the coil and the excitation circuit is set by matching so that the coil can easily oscillate. This makes it easy to oscillate when radiating electromagnetic waves, so that a large output can be obtained with a small input, and the load on the power source can be reduced even when a large treatment object is irradiated with electromagnetic waves and dielectrically heated. be able to.
[0028]
A procedure for heating and killing the cancer cells 3 in the body to be treated using the heating element 1 and the treatment device described above will be described below. Here, in the present embodiment, the “treated body” is, for example, an animal excluding humans. However, the body to be treated is not limited to this, and in addition to animals including human beings in general, it can be organisms including plants.
[0029]
The heating element 1 generated in advance is administered into the body to be treated. As an administration method, for example, injection is performed. The injected heating element 1 is bound by the ligand 4 to the antigen 6 expressed on the cell membrane 5 of the cancer cell 3 in the body to be treated. Furthermore, the other heat generating elements 1 adhere to the periphery of the combined heat generating elements 1 by magnetization cross-linking, and the entire cancer cells 3 are covered with the heat generating elements 1.
[0030]
And this to-be-treated body is mounted inside the coil of the induction heating means, and the coil is energized by the excitation circuit to irradiate the treated body with electromagnetic waves. Thereby, the heating element 2 of the heating element 1 is induction-heated, and the cell membrane 5 of the cancer cell 3 is heated. Since the heating element 1 covers the entire cancer cell 3, the cancer cell 3 is heated as a whole. When the cell membrane 5 is heated to a temperature exceeding 42 ° C., a part of the cell membrane 5 is thermally destroyed, and protoplasms other than the cell membrane 5 flow out and die. Alternatively, when the cell membrane 5 is heated to 42 ° C. or higher, the cancer cells 3 die due to apoptosis.
[0031]
Since the ligand 4 of the heating element 1 binds only to the antigen 6 expressed in the cancer cell 3, the risk of heating and destroying the normal cell 7 can be reduced. In particular, in this embodiment, since the frequency is 50 Hz to 3 GHz, the output is 50 W to 100 kW, and the irradiation time is 20 minutes or less, the cancer cell 3 can be instantaneously heated to a high temperature. Therefore, before the heat is conducted around the cancer cell 3 to be heated, the heat generation ends, and it is possible to more reliably prevent the normal cell 7 from being destroyed.
[0032]
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the present embodiment, the cancer cells 3 are blood tumor cells, but the present invention is not limited to this and may be solid tumor cells. Thereby, for example, solid tumor cells expressed in bone marrow and organs can be targeted. In this case as well, by injecting the heating element 1 in the vicinity of the tumor cells that are the cancer cells 3, the heating element 1 can be bonded to the cell membrane of the cancer cells 3 and killed by induction heating.
[0033]
In the above-described embodiment, the heating element 1 is injected into the body to be treated. However, the present invention is not limited to this, and the heating element 1 may be coupled to the cancer cells 3 in the body fluid and heated by induction outside the body. . For example, a body fluid collected in advance or a body fluid collected from a treated body is mixed with a heating element in which a ligand that selectively binds to cancer cells is attached to a heating element made of a material that generates heat by electromagnetic induction. A heating element and a cancer cell are combined, and this mixture is irradiated with an electromagnetic wave having a frequency of 50 Hz to 3 GHz and an output of 50 W to 100 kW for 1 second to 20 minutes to inductively heat the heating element, thereby heating the cancer cell. It is also possible to destroy and remove the destroyed cancer cells to obtain a body fluid from which the cancer cells have been removed, and to recirculate the purified body fluid to the treated body.
[0034]
For example, in the case of performing a treatment for killing cancer cells while collecting body fluid from the body to be treated, a fluid collection step for collecting body fluid from the body to be treated 8, and mixing the heating element 1 with the collected body fluid The cancer cell 3 is heated and destroyed by irradiating electromagnetic waves to the mixture of the body fluid 19 and the heating element 1 obtained in the mixing process and induction heating of the heating element 1 by the mixing step of binding to the cancer cells in The induction heating step, the removal step of removing the destroyed cancer cells 3, and the return step of returning the body fluid purified in the removal step to the treatment object 8 are performed.
[0035]
For example, as shown in FIG. 2, the body fluid treatment device 14 for realizing this body fluid treatment method collects the body fluid 19 from the treated body 8, mixes the heating element 1, and kills only the cancer cells 3 by induction heating. The body fluid treatment device 14 that is removed and returned to the body to be treated 8 is used. That is, the body fluid treatment device 14 includes a fluid collection unit 9 that collects the body fluid 19 from the treatment target 8, and a mixing unit that mixes the heating element 1 with the collected body fluid 19 and binds to the cancer cells 3 in the body fluid 19. 10 and an induction heating unit 11 that heats and destroys cancer cells 3 by irradiating electromagnetic waves to the mixed liquid of the body fluid obtained in the mixing unit 10 and the heating element 1 to induce heating of the heating element 1, The removal unit 11 for removing the cancer cells 3 and the liquid return unit 13 for returning the body fluid purified by the removal unit 11 to the treatment target 8 are provided.
[0036]
When using the bodily fluid treatment device 14, a liquid collection process is performed by the liquid collection unit 9, and a body fluid 19 such as blood, lymph, or tissue fluid is collected from the treatment target 8. For example, when collecting blood, it is preferable to use a hemodynamic device capable of continuously separating and collecting blood components. Further, the platelets and plasma separated by the hemodynamic device are returned to the original treatment object 8 without any processing.
[0037]
Then, a mixing process is performed by the mixing unit 10, and the heating element 1 is mixed with the collected body fluid 19 to bind to the cancer cells 3 in the body fluid 19. At this time, it is preferable to maintain the mixed liquid at the body temperature of the body 8 to be treated by a warmer. Furthermore, an induction heating process is performed by the induction heating unit 11, and the cancer cells 3 are heated and destroyed by irradiating the electromagnetic wave to the mixed solution and induction heating the heating element 1. Moreover, the removal process is performed by the removal unit 12 to remove the destroyed cancer cells 3, and the liquid return process is performed by the liquid return unit 13 to return the body fluid to the treatment target 8.
[0038]
In this case, since the cancer cells 3 in the body fluid 19 collected from the treated body 8 are selectively destroyed by heating and destroyed, only the cancer cells 3 are destroyed without destroying the normal portion 7 in the body fluid. Can be removed and returned to the original treatment object 8. Thereby, the bodily fluid circulation system with a high therapeutic effect is realizable.
[0039]
In each of the embodiments described above, magnetite is used as the material of the heating element 2. However, the present invention is not limited to this, and any material that is induction-heated, that is, a conductor may be used, and gold or other various metals or conductive materials may be used. Can be used.
[0040]
On the other hand, in each of the above-described embodiments, the heating element 1 that binds the heating element 2 made of a conductor to the cancer cell 3 by the ligand 4 is used. However, the invention is not limited thereto, and the magnetic substance is bound to the cancer cell 3 by the ligand 4. It is also possible to use a magnetic adsorption element. In this case, by applying a magnetic field to the magnetic substance selectively bonded to the cancer cell 3, the magnetic substance is adsorbed and the cancer cell 3 can be collected. Therefore, only cancer cells 3 can be collected and removed by a treatment such as filtration.
[0041]
For example, in the case of performing a treatment to remove only the cancer cells 3 while collecting the body fluid 19 from the treated body 8, a liquid collection step for collecting the body fluid 19 from the treated body 8, and a magnetic adsorption element on the collected body fluid 19 A mixing step of mixing 15 with the cancer cells 3 in the body fluid 19, and applying a magnetic field to the mixture of the body fluid obtained in the mixing step and the magnetic adsorption element 15 to adsorb the magnetic adsorption element 15 to cause cancer This is performed by a filtration step for collecting only the cells 3 and allowing other components to pass through, and a liquid return step for returning the body fluid filtered in the filtration step to the treatment target 8.
[0042]
This body fluid treatment method is realized by a body fluid treatment apparatus 16 as shown in FIG. 3, for example. This bodily fluid treatment device 16 includes a liquid collection unit 9 that collects a body fluid 19 from a treatment target 8, and a mixing unit 10 that mixes the collected body fluid 19 with a magnetic adsorption element 15 and binds to cancer cells 3 in the body fluid 19. A filtering unit 17 that collects only cancer cells 3 and passes other components by applying a magnetic field to the mixed liquid of the body fluid obtained in the mixing unit 10 and the magnetic adsorption element 15 to adsorb the magnetic adsorption element 15; The liquid return part 13 which returns the bodily fluid filtered by this filtration part 17 to the to-be-treated body 8 shall be provided.
[0043]
When using the bodily fluid treatment device 16, a liquid collection process is performed by the liquid collection unit 9, and the body fluid 19 is collected from the treatment target 8. Then, a mixing step is performed by the mixing unit 10, and the magnetic adsorption element 15 is mixed with the collected body fluid 19 to bind to the cancer cells 3 in the body fluid 19. Further, a filtration step is performed by the filtration unit 17, and a magnetic field is applied to the mixed solution to adsorb the magnetic adsorption element 15, whereby only the cancer cells 3 are collected and other components are allowed to pass through to filter the mixed solution. Further, a liquid return process is performed by the liquid return unit 13 to return the body fluid to the body 8 to be treated.
[0044]
In this case, since the body fluid 19 collected from the treated body 8 can be filtered to separate the cancer cells 3, only the cancer cells 3 can be removed and filtered without destroying normal parts in the body fluid. The body fluid can be returned to the original treated body 8. Thereby, the bodily fluid circulation system with a high therapeutic effect is realizable. Moreover, since it is not always necessary to destroy the cancer cells 3, the energy used can be reduced.
[0045]
Furthermore, in each of the body fluid treatment methods and the body fluid treatment devices 14 and 16 described above, a treatment for killing or removing the cancer cells 3 while collecting the body fluid from the body to be treated 8 is performed and refluxed to the body to be treated 8 again. However, the present invention is not limited to this, and the above-described processing may be performed on a bodily fluid collected in advance from an unspecified living body or a bodily fluid collected in advance from a body to be treated. That is, the heating element 1 is mixed with the body fluid 19 collected in advance and bonded to the cancer cells 3 in the body fluid 19, and the mixture of the body fluid and the heating element 1 obtained in the mixing process is irradiated with electromagnetic waves. A body fluid that kills cancer cells 3 by performing at least an induction heating step of heating and destroying the cancer cells 3 by induction heating of the heating element 1 and a removal step of removing the destroyed cancer cells 3 19 may be obtained.
[0046]
This body fluid treatment method can be carried out by, for example, the body fluid treatment apparatus 18 shown in FIG. The body fluid treatment device 18 is a mixing unit 10 that mixes the heating element 1 with a body fluid 19 such as a body fluid collected in advance from an unspecified living body or a body fluid collected from a treated body and binds to the cancer cells 3 in the body fluid 19. And the induction heating unit 11 that heats and destroys the cancer cells 3 by irradiating the mixed liquid of the body fluid and the heating element 1 obtained in the mixing unit 10 with electromagnetic waves and induction heating the heating element 1, The removal part 12 which removes the cancer cell 3 is provided, a cancer cell is killed from the extract | collected body fluid, and the body fluid which does not contain a cancer cell can be obtained.
[0047]
Further, a mixing step of mixing the magnetic adsorption element 15 with the body fluid 19 collected in advance to bind to the cancer cells 3 in the body fluid 19, and applying a magnetic field to the mixture of the body fluid and the magnetic adsorption element 15 obtained in the mixing step The body fluid from which the cancer cells 3 are removed may be obtained by performing at least the filtration step of collecting only the cancer cells 3 and allowing other components to pass through by adsorbing the magnetic adsorption element 15.
[0048]
This body fluid treatment method can be carried out by, for example, the body fluid treatment apparatus 20 shown in FIG. The bodily fluid treatment device 20 includes a mixing unit 10 that mixes the magnetic adsorption element 15 with the body fluid 19 collected in advance and binds to the cancer cells 3 in the bodily fluid 19, and the bodily fluid obtained in the mixing unit 10 and the magnetic adsorption element 15 A filtering unit 17 that collects only cancer cells 3 by passing a magnetic field to the mixed solution and adsorbs the magnetic adsorption element 15 and allows other components to pass through, and removes and removes the cancer cells from the collected body fluid. Obtainable.
[0049]
In these cases, since the cancer cells 3 of the collected body fluid 19 are selectively heated or separated and removed from the body fluid, the body fluid from which only the cancer cells 3 have been removed without destroying normal parts in the body fluid is removed. Be able to get. Therefore, the body fluid finally obtained can be used for a treatment object different from the original treatment object. In addition, the method for removing cancer cells using the magnetic adsorption element 15 has mainly been described in the case of treating a body fluid collected in advance, but is not particularly limited thereto, and the fluidity is not limited to this. For cancerous cells, etc., the magnetic adsorbing element 15 is injected into the body of the treatment object 8 and the cancer cells etc. bound to the magnetic adsorbing element 15 are collected at the point where the magnetic field is applied, and the above-mentioned electromagnetic wave irradiation and radiation Irradiation or the like may be performed.
[0050]
Moreover, in each embodiment mentioned above, although the antibody is used as the ligand 4, it is not restricted to this, What is necessary is just to selectively bind to the cancer cell 3. For example, peptides and DNA can be used.
[0051]
In each of the above-described embodiments, injection by injection is adopted as a method of administering the heating element 1 and the magnetic adsorption element 15 to the treatment object. However, the present invention is not limited to this, and it may be applied as a coating drug directly applied to the affected area. good.
[0052]
Furthermore, in the present embodiment, an example mainly targeting cancer cells has been described, but in some cases, viruses, proteins, and the like may be targeted. For example, by using an antiviral antibody as a ligand for adenovirus and bound to the heating element 1 or the magnetic adsorption element 15, the selective heating element 1 or the magnetic adsorption element 15 is coupled to the virus, and the instantaneous heating by induction heating is performed. It is also possible to destroy or weaken the body fluid by manual heating, or to purify the body fluid to a state where there is little or no virus by sorting by magnetic attraction.
[0053]
【Example】
Example 1
An experiment was conducted in which the cancer cell 3 was destroyed by heating using the heating element 1 described above. As cancer cell 3, a multiple myeloma cell line KMS28PE cell expressing 80% or more of CD54 antigen was used. As the heating element 2, Dynabead (Pan Mouse IgG) having a diameter of 4.5 μm and manufactured by Dynal Biotech was used. The heating element 2 was attached to the cancer cells 3, and the cancer cells 3 to which many heating elements 2 were attached were picked up by a micromanipulator and spread on an agar medium containing IMDM.
[0054]
As the coil, a copper wire having a diameter of 3 mm and having 5 turns with a diameter of 30 mm was used, and the heating element 2 was irradiated with electromagnetic waves. Thereafter, the state of proliferation and death of the cancer cells 3 was observed while culturing. As a result, it was confirmed that the heating element 2 was attached around the cancer cell 3 in the state before the electromagnetic wave irradiation shown in FIG. And in the state 2 days after electromagnetic wave irradiation shown in FIG. 7, the mode that the cell membrane of the cancer cell 3 was destroyed has been confirmed.
[0055]
The electromagnetic wave irradiation conditions were a frequency of 450 MHz, an output of 1,0.5 kW, and an irradiation time of 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20 seconds. As a result, it was best killed when the frequency was 450 MHz, the output was 1 kW, and the irradiation time was 2 to 5 seconds.
[0056]
(Example 2)
A change in temperature was measured when 200 dynabiotech (Pan Mouse IgG) 200 beads having a diameter of 4.5 μm were mixed in 1 ml and 10 W heat was applied for 2 seconds. The result is shown in FIG. As shown in the figure, it was possible to realize a sufficiently high temperature for heating the cancer cells 3 even with heating for only 2 seconds. Therefore, it was confirmed that the cancer cells 3 can be sufficiently heated instantaneously even if fine particles such as Dynabeads are used.
[0057]
【The invention's effect】
As is clear from the above explanation, according to the invention described in claim 1 or 2, only the cancer cells that are the affected part are targeted by using the ligand without binding the heating element to the normal cells of the treatment object. By selectively heating only the heating element bound to the cancer cell and heating the cancer cell instantaneously at a high temperature, the cell membrane is destroyed and protoplasms other than the cell membrane are discharged, or Cells can become apoptotic. Moreover, since heat generation ends before heat is conducted around the heated cancer cells, only the cancer cells can be heated and destroyed without destroying the normal part.
[0058]
Furthermore, according to the invention of claim 3 or 5, since cancer cells in the collected body fluid are selectively destroyed by heat destruction, only cancer cells are destroyed without destroying normal parts in the body fluid. The body fluid that has been destroyed and removed can be obtained. Therefore, the body fluid finally obtained can be used for a treatment object different from the original treatment object.
[0059]
Furthermore, according to the invention of claim 4 or 6, since cancer cells in the body fluid collected from the body to be treated are selectively destroyed by heating, without destroying normal parts in the body fluid, Only cancer cells can be destroyed and removed to return to the original treatment object. As a result, a body fluid circulation system having a high therapeutic effect can be realized without directly applying electromagnetic waves to the body to be treated.
[0060]
Furthermore, according to the inventions of claims 7 and 9, only cancer cells can be targeted and selectively bound without binding a magnetic substance to normal cells or the like by using a ligand. And a magnetic body is adsorb | sucked by giving a magnetic field to the magnetic body couple | bonded with the cancer cell, and a cancer cell is collected. Therefore, only cancer cells can be collected and subjected to a treatment such as filtration, and a body fluid from which only cancer cells have been removed can be obtained without destroying normal parts in the body fluid.
[0061]
In addition, according to the inventions of claims 8 and 10, since it is possible to separate the cancer cells by filtering the body fluid collected from the treated body, only the cancer cells are destroyed without destroying the normal part in the body fluid. The body fluid after removal and filtration can be returned to the original body to be treated. Thereby, a bodily fluid circulation system with a high therapeutic effect can be realized without directly applying a magnetic field to the treatment object.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a usage state of a heating element of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a body fluid treatment apparatus.
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the body fluid treatment device.
FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the body fluid treatment device.
FIG. 5 is a block diagram showing still another embodiment of the body fluid treatment device.
FIG. 6 is a photomicrograph showing a state before electromagnetic wave irradiation.
FIG. 7 is a photomicrograph showing a state after irradiation with electromagnetic waves.
FIG. 8 is a graph showing a temperature change during heating.
[Explanation of symbols]
1 Heating element
2 Heating element
3 Cancer cells
4 Ligand
8 To be treated
9 Liquid collection part
10 mixing section
11 Induction heating unit (induction heating means)
12 Removal section
13 Liquid return part
14 Body fluid treatment equipment
15 Magnetic adsorption element
16 Body fluid treatment equipment
17 Filtration unit
18 Body fluid treatment equipment
19 Body fluid
20 Body fluid treatment equipment

Claims

A heating element in which a ligand that selectively binds to cancer cells is attached to a heating element made of a material that generates heat by electromagnetic induction, and the heating element in a state where the heating element is bonded to an affected area consisting of cancer cells of a treatment object A treatment apparatus comprising an induction heating means for irradiating an element with an electromagnetic wave having a frequency of 450 MHz and an output of 1 kW for an irradiation time of 2 to 5 seconds, and inducing and heating the heating element to heat and destroy the cancer cells.

A heating element in which a ligand that selectively binds to cancer cells is attached to a heating element made of a material that generates heat by electromagnetic induction is injected into the affected area made of cancer cells of the treated body (excluding the human body). In a state in which the element is coupled to the affected part composed of cancer cells of the body to be treated, the heating element is irradiated with an electromagnetic wave having a frequency of 450 MHz and an output of 1 kW for an irradiation time of 2 to 5 seconds. A treatment method characterized by heating and destroying.

A heating element made of a material that generates heat by electromagnetic induction is attached to a heating element having a ligand that selectively binds to cancer cells, and the collected body fluid and the heating element are mixed to form the heating element as the cancer cell. By mixing the body part obtained by the mixing part and the mixed liquid of the heating element with an electromagnetic wave having a frequency of 450 MHz and an output of 1 kW for 2 to 5 seconds to inductively heat the heating element. A body fluid treatment apparatus comprising: an induction heating unit that heats and destroys the cancer cells; and a removal unit that removes the destroyed cancer cells and obtains a body fluid from which the cancer cells are removed.

A heating element in which a ligand that selectively binds to cancer cells is attached to a heating element made of a material that generates heat by electromagnetic induction, a fluid collection unit that collects body fluid from a treated body, the collected body fluid, and the a mixing portion and a heating element are mixed to couple the heating element to the cancer cell, mixture frequency 450MHz of the fluid and the heating elements resulting in the mixing section, the irradiation time 2 an electromagnetic wave output 1kW Induction heating means for heating and destroying the cancer cells by inductively heating the heating element by irradiation for 5 seconds, and a removal unit for removing the destroyed cancer cells and obtaining a body fluid from which the cancer cells have been removed And a fluid return unit for returning the body fluid purified by the removal unit to the living body.

A mixing step of mixing the collected body fluid and a heating element made of a material that generates heat by electromagnetic induction with a heating element to which a ligand that selectively binds to cancer cells is attached, and binding the heating element to the cancer cell And heating the cancer cells by inductively heating the heating elements by irradiating the mixture of the body fluid and the heating elements obtained in the mixing step with an electromagnetic wave having a frequency of 450 MHz and an output of 1 kW for an irradiation time of 2 to 5 seconds. A body fluid treatment method comprising: an induction heating step of destroying the body and a removal step of obtaining the body fluid from which the cancer cells are removed by removing the destroyed cancer cells.

Collecting a body fluid from a body to be treated (excluding a human body), and attaching a ligand that selectively binds to cancer cells to the body fluid and the heating body composed of a material that generates heat by electromagnetic induction. A mixing step of mixing the heat generating element to bond the heat generating element to the cancer cell, and an electromagnetic wave having a frequency of 450 MHz and an output of 1 kW to the mixed liquid of the body fluid and the heat generating element obtained in the mixing step . An induction heating step of heating and destroying the cancer cells by inductively heating the heating element by irradiation for 5 seconds, and a removal step of removing the destroyed cancer cells and obtaining a body fluid from which the cancer cells have been removed And a liquid return process for returning the body fluid purified by the removing unit to the living body.