JP7174207B2 - 磁場誘導装置 - Google Patents

Description

本発明は、体内に注入された磁性複合体を患部へ誘導する磁場誘導装置に関する。

人体の関節に含まれる軟骨が、その近傍に位置する骨の表層とともにはがれることにより軟骨損傷が生じることが知られている。このような軟骨損傷は、離断性骨軟骨炎と呼ばれている。

軟骨および骨の表層がはがれた患部に軟骨および骨を再生させるための方法として、軟骨および骨を再生させる機能を有する細胞と磁性粒子とを複合化した磁性複合体を患部近傍に注射器などを用いて注入し、磁化力を利用して、磁性複合体を患部へ誘導する方法が知られている。軟骨を再生させる機能を有する細胞の一例としては、骨髄間葉系幹細胞が挙げられる。磁性粒子を構成する磁性体の一例としては、マグネタイトが挙げられる。マグネタイトの微粒子は、造影剤などにも含まれている。なお、磁化力を利用して、磁性複合体を患部へ誘導する方法は、磁気ターゲティングとも呼ばれる。

特許文献１には、磁気ターゲティングに利用可能な磁気誘導装置が記載されている。特許文献１の図１に図示された磁気誘導装置は、ソレノイドコイルと、円環状の外形を有するケーシングとを備えている。ソレノイドコイルは、磁場を発生する磁場発生源であり、ケーシングは、ソレノイドコイルを収納する筐体である。

特開２００７－１５１６０５号公報

ところで、磁性複合体をスムーズに患部に移動させるためには、磁化力ベクトルを患部の方向に発生させる必要がある。

特許文献１に記載の磁気誘導装置では、特許文献１の図７に図示されているように、ケーシングの内側空間に、患部である関節（特許文献１の図７では膝）が挿入される。ここで、ソレノイドコイルにより発生される磁化力ベクトルは、ソレノイドコイルの内側空間においては様々な方向を向く。特に、ソレノイドコイルの軸方向の長さと内径との比が小さいほど、ソレノイドコイルの内側空間の端部近傍において、磁化力ベクトルにおける径方向の成分が大きくなる。

患部の近傍に注射された磁性複合体を、患部にスムーズに移動させるためには、ソレノイドコイルの端部近傍および内側空間において、ソレノイドコイルの軸方向に沿った磁化力が生じることが好ましい。すなわち、ソレノイドコイルの端部近傍および内側空間に生じる磁化力において、軸方向の成分が大きく、径方向の成分が小さいことが好ましい。しかし、特許文献１に記載の磁気誘導装置では、ソレノイドコイルの内径が大きく、且つ、ソレノイドコイルの軸方向の長さが短いため、ソレノイドコイルの軸方向の長さと内径との比が小さくなる。したがって、特にソレノイドコイルの端部近傍に生じる磁化力において、軸方向の成分が小さく、径方向の成分が大きくなるため、患部の近傍に注射された磁性複合体を患部に向かう方向に誘導することが難しい。

本発明の一態様は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、磁性複合体をコイルの軸方向に沿って誘導することが容易な磁場誘導装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る磁場誘導装置は、患部の近傍に注入された磁性複合体を上記患部に向かって誘導する磁場誘導装置であって、横断面形状が環状形状であり、上記患部を上記環状形状の内側空間に収容するコイル、又は、横断面形状がＣ字型形状であり、上記患部を上記Ｃ字型形状の内側空間に収容するコイルであって、上記内側空間の軸方向に沿った長さが上記内側空間の内径の０．３倍以上であるコイルを備えている。

上記内側空間の軸方向に沿った長さ、換言すれば、上記コイルの軸方向に沿った長さが、上記内側空間の内径の０．３倍未満である場合、上記コイルの両端部に生じる磁化力ベクトルは、上記コイルの径方向に大きく傾く。すなわち、磁化力ベクトルと軸方向とのなす角が大きくなる。そのため、上記磁化力ベクトルにおいて、径方向の成分は、軸方向の成分に迫る大きさになる。したがって、患部の近傍に注入された磁性複合体を上記患部に向かって誘導する場合に、該磁性複合体を上記軸方向に沿って誘導することが困難となる。

上記の構成によれば、上記内側空間の軸方向に沿った長さが上記内側空間の内径の０．３倍以上であるため、長さが内径の０．３倍未満である場合と比較して、上記コイルの両端部に生じる磁化力ベクトルと軸方向とのなす角を小さくすることができる。そのため、上記磁化力ベクトルにおいて、径方向の成分を抑制し、且つ、軸方向の成分を大きくすることができる。したがって、患部の近傍に注入された磁性複合体を上記患部に向かって誘導する場合に、該磁性複合体を上記軸方向に沿って誘導することが容易になる。

また、本発明の一態様に係る磁場誘導装置において、上記コイルは、上記横断面形状が環状形状であり、上記患部を上記環状形状の内側空間に収容するコイルである、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記横断面形状がＣ字型形状であり、上記患部を上記Ｃ字型形状の内側空間に収容するコイルを採用する場合と比較して、内側空間により対称性が高い磁場を発生させることができる。また、上記横断面形状がＣ字型形状であり、上記患部を上記Ｃ字型形状の内側空間に収容するコイルを採用する場合と比較して、より少ない電力で所定の強さの磁場を内側空間に発生させることができる。

また、本発明の一態様に係る磁場誘導装置において、上記コイルは、上記横断面形状がＣ字型形状であり、上記患部を上記Ｃ字型形状の内側空間に収容するコイルであってもよい。

上記の構成によれば、上記コイルの横断面形状がＣ字型形状であるため、上記コイルの内側空間は、上記コイルの両端部だけでなく、上記コイルの側面においても外側空間に対して開放されている。そのため、上記の構成によれば、上記横断面形状が環状形状であり、上記患部を上記環状形状の内側空間に収容するコイルを採用する場合と比較して、上記患部を上記内側空間に容易に配置することができる。したがって、患者の負担を軽減することができる。

また、本発明の一態様に係る磁場誘導装置において、上記Ｃ字型形状は、開口角度が１８０度以下である、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記患部を上記内側空間に容易に配置することができつつ、所定の強さの磁場を発生させるために過度に電力が必要となることを防ぐことができる。

また、本発明の一態様に係る磁場誘導装置は、上記コイルを収容し、且つ、上記内側空間に対応する領域に空洞が形成されたケーシングと、上記ケーシングを支持する支持部であって、上記軸方向の向きを調整可能な支持部と、を更に備えている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記コイルの上記軸方向を所望の向きに調整することができる。したがって、上記患者が上記患部の位置を動かすことなく、上記軸方向の向きを調整することができるので、上記磁性複合体を誘導する位置をより的確に制御することができる。

また、本発明の一態様に係る磁場誘導装置は、上記コイルを収容し、且つ、上記内側空間に対応する領域に空洞が形成されたケーシングと、上記ケーシングに配置された１又は複数のレーザ光源と、を更に備え、当該１又は複数のレーザ光源の各々が発するレーザ光が上記空洞に含まれる所定の位置を指し示すように、上記１又は複数のレーザ光源の各々が配置されている、ことが好ましい。

上記構成によれば、上記患部を上記ケーシングの上記空洞に挿入する場合において、上記患部の位置を定めるガイドとして上記複数のレーザ光源の各々が発するレーザ光を用いることができる。したがって、上記患部を所定の位置にセットすることが容易になる。

また、本発明の一態様に係る磁場誘導装置において、上記所定の位置は、上記空洞に含まれる領域のうち、磁化力の絶対値が所定の値を上回る位置に設定されている、ことが好ましい。

上記構成によれば、上記患部を磁化力が強い位置にセットすることが容易になる。

本発明の一態様によれば、磁性複合体をコイルの軸方向に沿って誘導することが容易な磁場誘導装置を提供することができる。

（ａ）は、本発明の実施形態１に係る磁場誘導装置の斜視図である。（ｂ）および（ｃ）の各々は、それぞれ、（ａ）に示した磁場誘導装置の縦断面図および横断面図である。 本発明の一実施形態に係る磁場誘導装置における磁化力ベクトルの傾きについて説明する図である。 （ａ）および（ｃ）は、本発明の実施形態２に係る磁場誘導装置を示す斜視図である。（ｂ）および（ｄ）の各々は、それぞれ、（ａ）および（ｃ）に示した磁場誘導装置の横断面図である。 （ａ）～（ｄ）はそれぞれ、本発明の比較例１（ａ）、実施例２（ｂ）、実施例３（ｃ）、および実施例４（ｄ）における磁化力分布のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の比較例１および２並びに実施例１および２における磁化力ベクトルの傾きを示すグラフである。 （ａ）～（ｄ）は、本発明の比較例１（ａ）、実施例２（ｂ）、実施例３（ｃ）および実施例４（ｄ）における、コイル端部の磁化力ベクトルを示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施例５（ａ）および実施例６（ｂ）における磁化力分布のシミュレーション結果を示す図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態である磁場誘導装置１について説明する。なお、以下の記載は発明の趣旨をより良く理解させるためのものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「Ａ～Ｂ」は、「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。本出願における各図面に記載した構成の形状および寸法（長さ、奥行き、幅等）は、実際の形状および寸法を必ずしも反映させたものではなく、図面の明瞭化および簡略化のために適宜変更している。

（磁場誘導装置１の概要）
磁場誘導装置１について、図１および図２を参照して以下に説明する。図１の（ａ）は、磁場誘導装置１の斜視図である。図１の（ｂ）および（ｃ）の各々は、それぞれ、磁場誘導装置１の縦断面図および横断面図である。なお、本願明細書において縦断面図とは、コイル１３の中心軸Ｃ（図１参照）を含む断面における断面図を意味する。また、横断面図とは、中心軸Ｃに直交する断面における断面図を意味する。

図１の（ａ）～（ｃ）に示すように、磁場誘導装置１は、ケーシング１２と、コイル１３と、スリーブ１４と、レーザダイオード（ＬＤ）１６ａ～１６ｅと、一対のスタンドであるスタンド２１，２２と、一対の支持軸である支持軸２３，２４とを備えている。

本実施形態では、ケーシング１２、コイル１３、およびスリーブ１４の各々の中心軸をまとめて中心軸Ｃと呼ぶ（図１の（ａ）参照）。換言すれば、何れも円筒形であるケーシング１２、コイル１３、およびスリーブ１４の各々は、同心円状に配置されている。

図１は、中心軸Ｃが床３の表面に沿うように中心軸Ｃの角度を定めた磁場誘導装置１を示している。すなわち、図１において、床３の表面は、ｚｘ平面に沿っている。

なお、図１に図示する座標系は、鉛直方向に沿う方向をｙ軸方向と定め、中心軸Ｃに沿う方向をｚ軸方向と定め、ｙ軸方向およびｚ軸方向とともに右手系の直交座標系を形成するようにｘ軸方向を定めている。より詳しくは、鉛直方向上向きの方向をｙ軸正方向と定め、磁場誘導装置１に挿入された際に、足２の先端から基端に向かう向きをｚ軸正方向と定め、後述するスタンド２２から後述するスタンド２１へ向かう向きをｘ軸正方向と定めている。

スリーブ１４は、両端（ｚ軸正方向側およびｚ軸負方向側の端部）が開放され、その横断面における断面形状が円形の筒状部材である。スリーブ１４の側壁により囲まれた空洞は、後述する内側空間１５に対応する領域として構成される。スリーブ１４は、上記空洞に対して、患部２ａを含む足２を挿入することができるようにその内径（長軸方向の長さおよび短軸方向の長さ）が定められている。

なお、本実施形態においては、足２を上記空洞に挿入するものとして説明している。しかし、上記空洞に挿入する体の部位は、足２に限定されるものではなく、体の如何なる部位であってもよい。スリーブ１４の内径は、上記空洞に挿入する体の部位のサイズに応じて適宜定めることができる。また、スリーブ１４は、図１の（ａ）に示した状態において、その横断面における長軸がｘ軸方向に沿い、その横断面における短軸がｙ軸方向に沿うように配置されている。

スリーブ１４は、熱伝導率が低く、強度が高い材料により構成されていることが好ましい。本実施形態において、スリーブ１４は、断熱性を持った強化プラスチック製である。熱伝導率が低い材料を用いることによって、スリーブ１４は、コイル１３において発生する熱が後述する足２に伝わりにくくすることができる。また、強度が高い材料を用いることによって、足２の重さが磁場誘導装置１に掛かるような場合であっても、その重さに耐え、ケーシング１２およびコイル１３が変形することを防止することができる。

ケーシング１２は、コイル１３を収容する環状の筐体であり、スリーブ１４の外側を取り囲み、且つ、スリーブ１４と同軸になるように構成されている。ケーシング１２は、その横断面における断面形状が円形である筒状部材である。この点において、ケーシング１２は、スリーブ１４と同様である。本実施形態において、ケーシング１２は、強化プラスチック製である。

ケーシング１２の内側には、図１の（ｂ）に示すように、縦断面における断面形状が長方形である空間が形成されている。この空間内には、コイル１３が収容されている。コイル１３は、ケーシング１２の内側壁に対して導線（本実施形態では銅線）を巻き付けることによって、横断面形状が環状形状となるように構成されている。コイル１３において、中心軸Ｃを含む中空部分の空間を、本実施形態では内側空間１５と呼ぶ。コイル１３は、図１に図示しない電流源から電流を供給されることによって、電磁石として機能し、磁場を発生する。すなわち、コイル１３は、磁場発生源である。なお、図１の（ｂ）および（ｃ）においては、コイル１３を構成する導線の図示を省略し、格子状のハッチングを付している。

スリーブ１４の内壁には、ＬＤ１６ａ～１６ｅが取り付けられている。ＬＤ１６ａ～１６ｅは、それぞれ、図１の（ｂ）に示すように、スリーブ１４の内壁のうち、スリーブ１４のｚ軸負方向側の端部近傍に取り付けられている。また、ＬＤ１６ａ～１６ｅは、それぞれ、図１の（ｃ）に示すように、スリーブ１４の内壁のうち、ｙ軸正方向側の端部（天頂部）、ｘ軸正方向側の端部およびｘ軸負方向側の端部、並びに、これらの中間となる位置に、それぞれ取り付けられている。

ＬＤ１６ａ～１６ｅの各々の光軸は、それぞれが発するレーザ光が中心軸Ｃ上において交わるように設定されている。ＬＤ１６ａ～１６ｅの各々が発するレーザ光が交わる中心軸Ｃ上のある点は、特許請求の範囲に記載の所定の位置の一例である。

スタンド２１は、支持軸２３を用いて、ケーシング１２に対して回転可能に取り付けられている。同様に、スタンド２２は、支持軸２４を用いて、ケーシング１２に対して回転可能に取り付けられている。スタンド２１，２２は、それぞれの側面がｙｚ平面に沿うように配置されており、それぞれの底面がｚｘ平面に沿うように配置されている。

支持軸２３，２４は、何れもｘ軸に沿い、互いに同軸になるように配置されている。したがって、磁場誘導装置１において、ケーシング１２、コイル１３、およびスリーブ１４の各々は、支持軸２３，２４を回転軸として、回転することができる。したがって、磁場誘導装置１は、中心軸Ｃの向き（中心軸Ｃとｚｘ平面とのなす角）を調整可能である。スタンド２１，２２および支持軸２３，２４は、特許請求の範囲に記載された支持部の一例である。

（磁場誘導装置１の効果）
このように構成されたコイル１３は、図１に図示しない電流源から電流を供給されることによって、電磁石として機能し、磁場を発生することができる。ここでは、内側空間１５に生じる磁場について説明する。なお、磁性複合体を誘導させる力は、磁場の強さである磁束密度そのものではなく、磁化力に起因する。磁化力は、磁束密度の分布を空間的に微分することによって得られるベクトル量であるため、以下では、磁化力のことを磁化力ベクトルＦ_Ｍと記載する。磁化力ベクトルＦ_Ｍは、内側空間１５における開放端部近傍において大きくなる（例えば図４参照）。

磁場誘導装置１により誘導される磁性化細胞Ｃ_Ｍは、磁性体（例えばマグネタイト）からなる磁性粒子を含む細胞である。そのため、磁性化細胞Ｃ_Ｍは磁化力ベクトルＦ_Ｍの作用によって患部２ａに誘導される。したがって、磁性化細胞Ｃ_Ｍを効率良く患部２ａに誘導させるためには、患部２ａを上記開放端部に近接させることが好ましい。なお、磁性化細胞Ｃ_Ｍは、特許請求の範囲に記載された磁性複合体の一例である。

このとき、電流源からコイル１３に供給する電流値を制御することによって、内側空間１５に生じる磁場の磁束密度を調整することができる。この電流値は、磁性化細胞Ｃ_Ｍを誘導可能な磁束密度であればよく適宜定めることができる。磁性化細胞Ｃ_Ｍを誘導可能な磁束密度としては、例えば０．１Ｔ以上が挙げられる。したがって、電流源からコイル１３に供給する電流値は、ＬＤ１６ａ～１６ｅの各々が発するレーザ光が交わる中心軸Ｃ上のある点における磁束密度が０．１Ｔ以上となるように制御することが好ましい。すなわち、０．１Ｔという磁束密度は、磁気ターゲティングを実施する場合の閾値といえる。

なお、０．１Ｔは、磁気ターゲティングを実施する場合の閾値の一例である。この閾値は、磁性化細胞Ｃ_Ｍに含まれる磁性粒子を構成する磁性体の磁気特性等に応じて変化する。コイル１３の各設計パラメータおよびコイル１３に供給される電流量などは、上述した磁性体の種類などに応じて最適化することができる。

このように構成された磁場誘導装置１は、磁気ターゲティングの手法を用いた軟骨および骨の再生に利用可能である。

（コイル１３の長さ）
内側空間１５の開放端部に発生する磁化力ベクトルＦ_Ｍの向きは、内側空間１５の軸方向に沿った長さＬと、内側空間１５の内径Ｄとの比Ｌ／Ｄと相関する。上記Ｌ／Ｄの値が小さいほど、内側空間１５の開放端部近傍において、磁化力ベクトルＦ_Ｍの径方向の成分が大きくなり、軸方向の成分が小さくなる。すなわち、磁化力ベクトルＦ_Ｍの軸方向（ｚ軸方向）に対する傾きである傾きθ（図２参照）が大きくなる。一方、上記Ｌ／Ｄの値を大きいほど、内側空間１５の開放端部近傍において、磁化力ベクトルＦ_Ｍの軸方向の成分が大きくなり、径方向の成分が小さくなる。すなわち、磁化力ベクトルＦ_Ｍと軸方向であるｚ軸方向とのなす角である傾きθ（図２参照）が小さくなる。

このように、内径Ｄに対して長さＬを長くすることで、内側空間１５の開放端部近傍にいて、磁化力ベクトルＦ_Ｍの傾きθを抑制することができる。したがって、磁性化細胞Ｃ_Ｍを軸方向に沿って誘導することが容易になる。すなわち、磁性化細胞Ｃ_Ｍを患部２ａに誘導することが容易になる。

図２は、磁場誘導装置１における磁化力ベクトルＦ_Ｍの傾きθについて説明する図である。図２は、膝を構成する骨のうち大腿骨Ｂの端部に患部２ａがある場合を図示している。ここで、患部２ａの表面が図１に図示した座標系のｘｙ平面におよそ沿うように、足２は、内側空間１５に挿入されている。したがって、軸方向の成分は、患部２ａに向かう方向の成分であり、径方向の成分は、患部２ａの表面に沿う方向の成分である。

磁化力ベクトルＦ_Ｍは、軸方向の成分である成分Ｆｚと、径方向の成分である成分Ｆｙとに分解できる。このとき、成分Ｆｚが大きいほど（すなわち成分Ｆｙが小さいほど）、患部２ａにおける磁性化細胞Ｃ_Ｍの横滑りを抑制することができ、磁性化細胞Ｃ_Ｍを患部２ａに効率よく定着させることができる。Ｆｚ＞Ｆｙの関係を満たすこと、すなわち、傾きθが４５度未満となるように、磁場誘導装置１は、比Ｌ／Ｄが０．３以上になるように設計されている。例えば、図１に示した磁場誘導装置１において、比Ｌ／Ｄは、１である。

比Ｌ／Ｄの値が０．３以上であれば、内側空間１５の開放端部近傍において傾きθは、４５度未満となる。そのため、磁性化細胞Ｃ_Ｍをコイル１３の軸方向に沿って患部２ａに誘導することが容易になる。

Ｌ／Ｄの値は、０．５以上がより好ましい。このようなＬ／Ｄの値によれば、上記傾きθが３５度未満となり、磁性化細胞Ｃ_Ｍはさらに患部２ａに沿って横滑りしにくくなる。また、Ｌ／Ｄの値は、１．０以上がより好ましい。このようなＬ／Ｄの値によれば、上記傾きθが２５度未満となり、磁性化細胞Ｃ_Ｍはさらに患部２ａに沿って横滑りしにくくなる。

また、磁場誘導装置１は、上述した通り支持軸２３，２４を回転軸として回転することができる。この構成によれば、磁性化細胞Ｃ_Ｍに作用する磁化力ベクトルＦ_Ｍと、患部２ａの法線とのなす傾きθが少なくとも４５度未満となるように、中心軸Ｃの向きを容易に調整することができる。したがって、磁性化細胞Ｃ_Ｍが患部２ａの表面に沿って横滑りすることを抑制可能であり、効率良く磁性化細胞Ｃ_Ｍを患部２ａに定着させることができる。

（レーザ光源）
磁場誘導装置１は、上述したように、特許請求の範囲に記載の１又は複数のレーザ光源の一態様であるＬＤ１６ａ～１６ｅを備えている。ＬＤ１６ａ～１６ｅの各々が発するレーザ光は、内側空間１５に含まれる所定の位置を指し示す。

このような構成によれば、患部２ａを内側空間１５に挿入する場合の位置を定めるガイドとして、ＬＤ１６ａ～１６ｅの各々が発するレーザ光を用いることができる。したがって、患部２ａを所定の位置にセットすることが容易になる。また、ＬＤ１６ａ～１６ｅの各々が発するレーザ光の光軸は、中心軸Ｃと交わるように設定されている。すなわち、ＬＤ１６ａ～１６ｅの各々が発するレーザ光は、中心軸Ｃ上のある点を指し示す。

また、図１の（ｂ）に示すように、磁場誘導装置１において、ＬＤ１６ａ～１６ｅは、スリーブ１４の内壁において、患部２ａに近接する端部近傍に形成されている。コイル１３により発生される磁化力ベクトルＦ_Ｍは、コイル１３の開放端部付近で極大となる。ＬＤ１６ａ～１６ｅは、磁化力ベクトルＦ_Ｍが極大となる位置を指し示すように、スリーブ１４の内壁に配置されていることが好ましい。磁化力ベクトルＦ_Ｍが極大となる位置は、特許請求の範囲に記載の磁化力の絶対値が所定の値を上回る位置の一例である。

ここで、上記所定の値とは、磁性化細胞Ｃ_Ｍが患部２ａに誘導されることができる磁化力ベクトルＦ_Ｍの大きさである。コイル１３は、少なくとも内側空間１５の開放端部付近において、磁化力ベクトルＦ_Ｍの大きさが上記所定の値を上回るように設計される。なお、磁化力ベクトルＦ_Ｍの大きさが極大となる位置はＬ／Ｄの値が大きいほど、コイル１３の開放端部から内側に移動する。例えば、Ｌ／Ｄの値が１．５であるとき、コイル１３の開放端部から内側略３０ｍｍの位置において、磁化力が極大となる。

以上のようなＬＤ１６ａ～１６ｅの構成によれば、患部２ａを磁化力が強い位置にセットすることが容易になる。

（磁場誘導装置１の変形例）
本実施形態において、ケーシング１２、コイル１３、およびスリーブ１４の横断面の形状は、円形であるものとして説明した。しかし、当該横断面の形状は、円形に限定されるものではなく、例えば、楕円形および長円形であってもよいし、正方形および長方形であってもよい。当該横断面の形状は、内側空間１５に挿入する体の部位に応じて適宜定められてもよい。

また、本実施形態においては、コイル１３を構成する導線の線材として、常伝導体である銅を採用した。しかし、線材は、銅以外の常伝導体により構成されていてもよいし、超伝導体により構成されていてもよい。超伝導体としては、例えばＢｉ系の高温超伝導体などを採用することができる。

なお、ケーシング１２、コイル１３、およびスリーブ１４の横断面の形状が円形とは異なる場合、内側空間１５の内径としては、内側空間１５の最大内径を採用すればよい。

また、本実施形態において、ケーシング１２は、支持軸２３，２４を回転軸として回転することができる態様により、スタンド２１，２２に対して回転可能に取り付けられている。しかし、特許請求の範囲に記載された支持部は、このようなスタンド２１，２２に限られない。例えば、ケーシング１２をｘ軸，ｙ軸およびｚ軸方向に自在に回転および移動させることが可能な回転関節部を備えるアームにより、ケーシング１２が支持されていてもよい。このような構成によれば、患者を動かすことなく、患部２ａに対し好適な角度となるように、内側空間１５の軸方向の向きを調整することが容易となる。

また、本実施形態において、磁場誘導装置１は、レーザ光源として５つのＬＤ１６ａ～１６ｅを備えている。しかし、磁場誘導装置１がレーザ光源を備える場合、レーザ光源の数はこれに限られず、いくつ備えていてもよい。例えば、無数のレーザ光源が、内側空間１５に囲まれる所定の位置を取り囲むように配置されていてもよい。このような構成によれば、レーザ光が３６０°全方向から、略面状に上記所定の位置を指し示す。したがって、患部２ａを上記所定の位置に精密にセットすることができる。

また、本実施形態において、磁場誘導装置１は単一のコイル１３を備えている。しかし、本発明の一態様に係る磁場誘導装置は、複数のコイルを備えていてもよい。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２に係る磁場誘導装置１０１について、図３を参照して説明する。図３の（ａ）は、磁場誘導装置１０１の斜視図である。図３の（ｂ）は、磁場誘導装置１０１の横断面図である。なお、図３に図示する座標系は、図１に図示した座標系と同様に定めている。図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、磁場誘導装置１０１は、ケーシング１１２と、コイル１１３と、スリーブ１１４と、レーザダイオード（ＬＤ）１１６ａ～１１６ｈと、スタンド１２１，１２２と、支持軸１２３，１２４とを備えている。

磁場誘導装置１０１を構成する各部材の部材番号の多くは、実施形態１に係る磁場誘導装置１を構成する各部材の部材番号を１００番台に変更することによって得られる。すなわち、磁場誘導装置１０１、ケーシング１１２、コイル１１３、スリーブ１１４、内側空間１１５、およびＬＤ１１６ａ～１１６ｅは、それぞれ、磁場誘導装置１のケーシング１２、コイル１３、スリーブ１４、内側空間１５、およびＬＤ１６ａ～１６ｅに対応する。また、磁場誘導装置１０１のスタンド１２１，１２２および支持軸１２３，１２４は、それぞれ、磁場誘導装置１のスタンド２１，２２および支持軸２３，２４に対応する。したがって、本実施形態では、磁場誘導装置１０１の構成のうち磁場誘導装置１と同様に構成され、同じ機能を有する部材については、その説明を省略する。

（コイル１１３の横断面形状）
ケーシング１１２は、両端（ｚ軸正方向側およびｚ軸負方向側の端部）が開放されるとともに、側面の一部が両端を接続するように開放された側面開口部１１７が形成され、その横断面における断面形状が半円形である半円筒状部材である。スリーブ１１４は、ケーシング１１２の内側壁に形成される。

スリーブ１１４の側壁および側面開口部１１７により囲まれた空間は、コイル１１３の内側空間１１５に対応する空洞を構成する。スリーブ１１４は、当該空洞に対して、患部２ａを含む足２を挿入することができるようにその内径（長軸方向の長さおよび短軸方向の長さ）が定められている。

本実施形態において、磁場誘導装置１０１は、側面開口部１１７を通して、足２に被せることで装着することができる。これにより、内側空間１１５に、患部２ａを含む足２が配置される。そのため、ケーシング１１２の開放された一端から、内側空間１１５に対して足２を挿入する必要がない。よって、磁場誘導装置１０１を足２に装着することが容易になる。

なお、本実施形態においては、足２を内側空間１１５に配置するものとして説明している。しかし、内側空間１１５に配置する体の部位は、足２に限定されるものではなく、体の如何なる部位であってもよい。スリーブ１１４の内径は、内側空間１１５に挿入する体の部位のサイズに応じて適宜定めることができる。

ケーシング１１２の内側には、図１の（ｂ）に示すケーシング１２と同様に、縦断面における断面形状が長方形である空間が形成されている。この空間内には、コイル１１３が収容されている。すなわち、コイル１１３もまた、横断面における断面形状が半円形である。このような形状は、特許請求の範囲に記載のＣ字型形状の一例である。なお、図３の（ｂ）においては、コイル１１３を構成する導線の図示を省略している。

ケーシング１１２、コイル１１３、およびスリーブ１１４の各々は、同軸となるように配置されている。ケーシング１１２、コイル１１３、およびスリーブ１１４に共通の中心軸を中心軸Ｃとする。

コイル１１３の内側空間１１５は、コイル１１３の内側壁および側面開口部１１７により囲まれた空間である。内側空間１１５の横断面の断面形状が半円である場合、内側空間１１５の内径として上記半円における直径を採用すればよい。また、内側空間１１５の横断面の断面形状が半円とは異なる場合、内側空間１１５の内径としては、内側空間１１５の最大内径を採用すればよい。

ケーシング１１２における側面開口部１１７は、開口角度が１８０度である。ここで、上記開口角度とは、ケーシング１１２における横断面の全周において、側面開口部１１７が開口していなかった場合の全周を３６０度としたときに側面開口部１１７に対応する中心角の角度を表す。すなわち、本実施形態において、ケーシング１１２の横断面の断面形状はちょうど半円形であることから、ケーシング１１２における上記開口角度は１８０度となる。

このような開口角度によれば、磁場誘導装置１０１を上から置くことで、足２に容易に装着できるため、患部２ａを内側空間１１５に容易に配置することができる。また、０．１Ｔ以上の磁場を印加するために過度に電力が必要となることを防ぐことができる。

（磁場誘導装置１０１の変形例）
磁場誘導装置１０１の変形例として、磁場誘導装置２０１について図３の（ｃ）および（ｄ）を参照して以下に説明する。図３の（ｃ）は、磁場誘導装置２０１の斜視図である。図３の（ｄ）は、磁場誘導装置２０１の横断面図である。

磁場誘導装置２０１を構成する各部材の部材番号の多くは、実施形態２に係る磁場誘導装置１０１を構成する各部材の部材番号を２００番台に変更することによって得られる。すなわち、磁場誘導装置２０１、ケーシング２１２、コイル２１３、スリーブ２１４、内側空間２１５、ＬＤ２１６ａ～２１６ｅ、側面開口部２１７、およびコイル芯２１８は、それぞれ、磁場誘導装置１０１のケーシング１１２、コイル１１３、スリーブ１１４、内側空間１１５、ＬＤ１１６ａ～１１６ｅ、側面開口部１１７、およびコイル芯１１８に対応する。また、磁場誘導装置２０１のスタンド２２１，２２２および支持軸２２３，２２４は、それぞれ、磁場誘導装置１０１のスタンド１２１，１２２および支持軸１２３，１２４に対応する。したがって、磁場誘導装置２０１の構成のうち磁場誘導装置１０１と同様に構成され、同じ機能を有する部材については、その説明を省略する。

本実施形態において、ケーシング１１２の横断面の形状は、半円形であるものとして説明した。しかし、図３の（ｃ）および（ｄ）に示すように、当該横断面形状は半円形ではなく、ケーシング２１２のように、側面開口部２１７の開口角度が９０度のＣ字型形状であってもよい。

このような構成によれば、磁場誘導装置２０１の内側空間２１５を患部２ａに容易に配置することができ、かつ、０．１Ｔ以上の磁場を印加するために必要な電力は、磁場誘導装置１０１よりも少なくすることができる。上記開口角度が小さいほど、内側空間２１５を覆うコイル２１３は大きくなり、コイル２１３が大きいほど、少ない電力により内側空間２１５に強い磁場を印加することができるためである。なお、側面開口部１１７の開口角度は１８０度以下の如何なる角度であってもよい。

また、磁場誘導装置１０１，２０１の変形例として、磁場誘導装置１の変形例として記載した各構成を適宜適用することができる。したがって、ここでは、磁場誘導装置１０１，２０１に適用可能な変形例の構成に関する説明を省略する。

〔実施例および比較例〕
本発明の実施例１～４と、本発明の比較例１，２とについて、図３～図６を参照して説明する。

（コイル１３の長さＬ）
磁場誘導装置１におけるコイル１３の長さＬを設計パラメータとして複数の条件を設定し、内側空間１５における磁化力分布のシミュレーションを行った。コイル１３の内径Ｄは２００ｍｍ、コイル１３の径方向の巻き段数は２０段とした。本発明の比較例１，２の各々においては、長さＬとして、それぞれ、２０ｍｍおよび４０ｍｍを採用した。それに対して、実施例１～４の各々においては、長さＬとして、それぞれ、６０ｍｍ、１００ｍｍ、２００ｍｍ、および３００ｍｍを採用した。したがって、比Ｌ／Ｄは、比較例１では０．１、比較例２では０．２、実施例１では０．３、実施例２では０．５、実施例３では１．０、実施例４では１．５となる。

また、コイル１３の軸方向の巻き段数は、比較例１では１０段、比較例２では２０段、実施例１では３０段、実施例２では５０段、実施例３では１００段、実施例４では１５０段とした。コイル１３を構成する導線の直径は、２ｍｍ（被膜込み）とした。コイル１３に供給する電流は２．５Ａとした。磁気感受率は１とした。

図４の（ａ）は、本発明の比較例１における磁化力ベクトルＦ_Ｍの分布のシミュレーション結果を示す図である。図４の（ｂ）～（ｄ）の各々はそれぞれ、本発明の実施例２～４における磁化力分布のシミュレーション結果を示す図である。図４の（ａ）～（ｄ）の各々において、コイル１３の形状を二点鎖線により示している。図４の（ａ）～（ｄ）の各々に図示する座標系は、図１に図示した座標系と同様に定めている。

図５は、本発明の比較例１，２および実施例１，２における磁化力ベクトルＦ_Ｍの傾きθを示すグラフである。図５のグラフの横軸は、コイル１３のｘ軸方向における位置を中心からの距離として示している（単位はｃｍ）。また、当該グラフの縦軸は、コイル１３により発生される磁化力ベクトルＦ_Ｍの傾きθ（図２参照）を示す。

図６の（ａ）～（ｄ）の各々は、それぞれ、本発明の比較例１、実施例２、実施例３、および実施例４において、コイル１３の開放端部における所定の線分上の磁化力ベクトルを示す図である。図６においては、コイル１３の開放端部の位置をｘ＝０としている。なお、図６の（ａ）～（ｄ）において使用する座標系は、図４の（ａ）～（ｄ）に図示した座標系と同様である。図６の（ａ）～（ｄ）各々の図において、横軸はコイル１３のｚ軸方向における中心からの距離を示し、縦軸はコイル１３のｘ軸方向における中心からの距離を示す（いずれも単位はｃｍ）。

図５に示すように、実施例１，２において、磁化力ベクトルＦ_Ｍにおける傾きθは４５度未満であった。一方、比較例１において、傾きθの最大値は４５度を大きく上回り、６０度を超えていた。また、比較例２において、傾きθの最大値は略４５度であった。

図６の（ａ）に示すように、比較例１において、磁化力ベクトルＦ_Ｍにおける径方向の成分は、軸方向の成分よりも大きかった。一方、図６の（ｂ）～（ｄ）に示すように、実施例２～４において、磁化力ベクトルＦ_Ｍにおける径方向の成分は、軸方向の成分よりも小さかった。

以上の結果より、コイル１３のＬ／Ｄの値が０．３以上である場合に、コイル１３から発生する磁化力ベクトルＦ_Ｍにおける傾きθは４５度未満となることが分かった。すなわち、Ｌ／Ｄの値が０．３以上となるような形状であるコイル１３によれば、患部２ａの近傍に注入された磁性化細胞Ｃ_Ｍを患部２ａに向かって誘導する場合に、磁性化細胞Ｃ_Ｍを上記軸方向に沿って誘導することが容易になることが分かった。

（Ｃ字型形状のコイル１１３，２１３）
磁場誘導装置１０１のコイル１１３および磁場誘導装置２０１のコイル２１３における、内側空間１１５，２１５の磁化力分布のシミュレーションを行った（それぞれ、本発明の実施例５および６とする）。図７の（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施例５および実施例６における磁化力ベクトルＦ_Ｍの分布のシミュレーション結果を示す図である。図７の（ａ）および（ｂ）において、コイル１１３，２１３の形状を二点鎖線により示している。なお、図７の（ａ）および（ｂ）に図示する座標系は、図１に図示した座標系と同様に定めている。

コイル１１３，２１３はいずれも、最大内径は２００ｍｍ、径方向の巻き段数は２０段、軸方向の巻き段数は２００段、長さＬは４００ｍｍとした。コイル１１３，２１３を構成する導線の直径は、２ｍｍ（被膜込み）とした。また、コイル１１３，２１３に供給する電流は２．５Ａとした。磁気感受率は１とした。

実施例５および６において、横断面形状がＣ字型形状のコイル１１３，２１３に２．５Ａの電流を流した場合でも、コイル１１３，２１３の端部付近において大きな磁化力ベクトルＦ_Ｍが発生することが分かった。また、磁化力ベクトルＦ_Ｍは、径方向の成分よりも軸方向の成分が多いことが分かった。

以上の結果より、横断面形状がＣ字型形状のコイル１１３，２１３によっても、過度に大きな電力を必要とせず、患部２ａの近傍に注入された磁性化細胞Ｃ_Ｍに磁化力を作用させることができることが示された。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１、１０１、２０１ 磁場誘導装置
２ 足
２ａ 患部
１２、１１２、２１２ ケーシング
１３、１１３、２１３ コイル
１４、１１４、２１４ スリーブ
１５、１１５、２１５ 内側空間
１６ａ～１６ｅ、１１６ａ～１１６ｅ、２１６ａ～２１６ｅ レーザダイオード（ＬＤ）（レーザ光源）
２１、２２、１２１、１２２、２２１、２２２ スタンド（支持部）
２３、２４、１２３、１２４、２２３、２２４ 支持軸
１１７、２１７ 側面開口部

Claims (7)

1. 患部の近傍に注入された磁性複合体を上記患部に向かって誘導する磁場誘導装置であって、
   横断面形状が環状形状であり、上記患部を上記環状形状の内側空間に収容するコイル、又は、横断面形状がＣ字型形状であり、上記患部を上記Ｃ字型形状の内側空間に収容するコイルであって、上記内側空間の軸方向に沿った長さが上記内側空間の内径の１．０倍以上であるコイルを備えている、
   ことを特徴とする磁場誘導装置。
2. 上記コイルは、上記横断面形状が環状形状であり、上記患部を上記環状形状の内側空間に収容するコイルである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁場誘導装置。
3. 上記コイルは、上記横断面形状がＣ字型形状であり、上記患部を上記Ｃ字型形状の内側空間に収容するコイルである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁場誘導装置。
4. 上記Ｃ字型形状は、開口角度が１８０度以下である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の磁場誘導装置。
5. 上記コイルを収容し、且つ、上記内側空間に対応する領域に空洞が形成されたケーシングと、
   上記ケーシングを支持する支持部であって、上記軸方向の向きを調整可能な支持部と、を更に備えている、
   ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の磁場誘導装置。
6. 上記コイルを収容し、且つ、上記内側空間に対応する領域に空洞が形成されたケーシングと、
   上記ケーシングに配置された複数のレーザ光源と、を更に備え、
   当該複数のレーザ光源の各々が発するレーザ光が上記軸上において交わるように、上記複数のレーザ光源の各々が配置されている、
   ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の磁場誘導装置。
7. 上記複数のレーザ光源の各々が発するレーザ光が交わる位置は、上記空洞に含まれる領域のうち、磁化力の絶対値が、上記磁性複合体が上記患部に向かって誘導される値を上回る位置に設定されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の磁場誘導装置。

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