JPH021291A - 磁気誘導位置制御装置及び磁気治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、人体の血管などの筒管内で帯磁された？！！
！誘導体を磁場の焦点で捕捉して所定位置にまで移動さ
せるとともに各種疾患を治療できる装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

客体の筒管として、人体の血管に適用した場合を例にと
り説明する。

第１１図は、例えばＭｅｄｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｂｉｏｌ
ｏｇｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ第６巻、１９６
８年、１４３項に記載されている従来の磁気誘導装置の
構成の概念を示す図であり、（１）は電磁石を構成する
コイル、（２）はコイル（１）で発生した磁界を印加す
る突起した鉄製のボールコア、（３）は人体（４）内の
血管、（５）は体外より血管（３）内に挿入されたカテ
ーテルで、その先端に永久磁石（６）が取付けられてい
る。０点は磁気誘導装置を回転移動するときの中心点、
θばそのときの回転角である。

従来の磁気誘導装置は上記のように構成され、たとえば
血管内に挿入されたカテーテル（５）の先端に取付けら
れた永久磁石（６）は誘導装置を０点を中心にして回転
することによりボールコア（２）から印加される磁界に
よる電磁力でその位置を自由に変えろことができる。従
って、出血位置に永久磁石（６）を固定することにより
止血させることが可能になりまた不要な病的な血管閉塞
を手術するときにも利用でき、さらにカテーテル（５）
を介して任意位置の血液を採取したり血管内の任意位置
に薬剤を投与することができるなど臨床上有用な装置で
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記のような磁気誘導装置では、特に筒管が細くしかも
移動させる経路が複雑多岐な場合には、＃ＩＩ度よく誘
導するのが困難であるという課題があった。さらに、筒
管が人体血管の場合には、所定位置での止血や血栓形成
のために加温して血液を凝固させることができないとい
う課題があった。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので
、筒管内の所定位置へ帯磁された被誘導体を正確にかつ
容易に誘導できる磁気誘導位置制御装置を得ることを目
的とする。さらに、所定位置で容易に疾患治療できる磁
気治療装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の請求項１に係る磁気誘導位置制御装置は、外部
からの磁界により磁気誘導される被誘導体がその内部を
移動できる筒管を有する客体に、前記？＆！訪導体を帯
磁させるほぼ一様な直流磁場と、局所的に急峻な勾配を
有しその焦点で前記被誘導体を捕捉して前記筒管内の所
定位置にまで磁気誘導させる勾配磁場とを、直交する少
なくとも２軸方向にそれぞれ発生する磁場発生手段を備
えたものである。

本発明の請求項２に係る磁気誘導位置制御装置は、帯磁
され、かつ外部からの磁界により磁気誘導される被誘導
体がその内部を移動できる筒管を有する客体に、局所的
に急峻な勾配を有しその焦へて前記被誘導体を捕捉して
前記筒管内の所定位置にまで磁気誘導させる勾配磁場を
、直交する少なくとも２軸方向に発生する磁場発生手段
を備えたものである。

本発明の請求項３に係る磁気治療装置は、請求項１また
は請求項２記載の磁気誘導位置制御装置で、筒管内の所
定位置にまで磁気誘導された被誘導体に磁気損を生じさ
せる交流磁場を発生する磁場発生手段を備えたものであ
る。

〔作用〕

本発明の請求項１または請求項２に係るものにおいては
、勾配磁場の焦点が被誘導体を捕捉して筒管内を移動さ
せ所定位置に固定させる。

さらに、本発明の請求項３に係るものにおいては、筒管
内の所定位置にまで磁気誘導された被誘導体が、交流磁
界により磁気損を生し発熱し、人体血管では血液を凝固
させる。

〔発明の実施例〕

第１図は、本発明請求項１に係る一実施例の磁気誘導位
置制御装置の構成の概念を示す図であり、ｆ３］、（４
１は従来例と同様のものである。（１０１は人体（４）
の血管（３）内の所定位置に磁場の焦点に捕捉されて磁
気誘導される磁性体などの被誘導体である。これらは、
球体、回転楕円体あるいは円柱体などの形状をなし、材
質としては、例えば、鉄、ニッケル、フエライｌ−、マ
グネタイト、ヘマタイトなどの磁性体、微粒子状の磁性
体やビスマス系などの高温超電導体などのものである。

さらに、その表面を高分子などで被覆したｌｒ　合体で
もよい。このとき、人体の血管に適用される場合には、
上記複合体でその表面の高分子に抗ガン剤や抗性物質あ
るいはインスリンなどの各種ホルモン、ビタミンなどの
薬剤、抗体、各種治療用酵素などを結合させｔコ人工的
磁気微粒子でもよい。この微粒子は、数百人から数百ミ
クロン程度の大きさのものである。

（１２ｘ　）、　（１２ｙ　）、　（１２ｚ　）はｘ、
ｙ、ｚ各軸上にそれぞれ設けられ、各軸方向にほぼ一様
な直流磁場を発生するコイル対であり、通常へルムホル
ツコイルと呼ばれるものである。（１３ｘ　）、　（１
３ｙ　）＝（１３ｚ）はｘ、ｙ、ｚ各軸上にそれぞれ設
けられた複数の円形ループコイル対より成り、各軸方向
にづ 局所的に急峻Ａ勾配を有する磁場を発生するものであり
、例えば同一出願人による特開昭６１−１７２３０７号
公報に記載されている高次のシムコイルを用いることが
できる。この高次シムコイルでは、各々の円形ループコ
イル対に所定の電流比と方向を持つ電流を流せば特定次
数の磁場が発生でき、例えば５対の円形ループコイルに
より原点近傍に８次関数状の急峻な勾配磁場を発生する
ことかできる。上記コイルとしては、超電導、常電導型
のいずれも用いることがてき、特に（１２ｘ）〜（１２
ｚｌは直流磁場発生用であるので永久磁石型でもよい。

−ｍに磁性体に働く磁気力は、磁場の強度と勾配磁場の
大きさとの積に比例する。力の働く方向は磁性体の場合
は磁場強度の強い方であり、超電導体の場合は磁場強度
の弱い方である。コイル（１２ｘ　）、　（１２ｙ　）
、　　（１２ｚ　）により強力なほぼ一様な直流磁場を
作り、コイル（１３ｘ　）、　　（１３ｙ　Ｌ　　（１
３ｚ　）により急峻な勾配磁場を作ることにより、小さ
な被誘導体を血流に逆らって誘導することができる。

次に、本発明請求項１の磁気誘導位置制御装置により磁
気誘導する一例について説明する。あらかじめ誘導した
い経路を良く使われているＸ線法や磁気共鳴血管映像法
により図示していない計算機のメモリに記憶させておく
。次に、誘導する被誘導体（このうちで、超電導体を人
体血管内に挿入する場合は、体温において超電導物質を
示すものが良い）を血管内に例えばカテーテルなどを使
って挿入する。この後、３軸方向に上記コイルＬ（Ｙに
よりほぼ一様な直流磁場と勾配磁場を印加する。

このとき、勾配磁場は、磁性体の場合には第２図に示す
ような山伏の極値（焦点）を呈するもの、超電導体の場
合には第３図に示すような谷状の極値（焦点）を呈する
ものを印加すれば、被誘導体れば空間の一点に捕捉でき
る。このようにして、勾配磁場の焦点に捕捉させた状態
で、客体である人体または勾配磁場発生コイル（１３ｘ
）〜（１３ｚ）の励磁電流の制御により勾配磁場の焦点
の位置を３軸方向に変化させれば、血管内を任意の方向
に磁気誘導させることができる。即ち、あらかじめ入力
した計算機のメモリに従った経路になるように制御すれ
ば血管内の所定位置に到達させることができる。

ここて、上記のようにして磁気誘導されている被誘導体
の位置をモニタする必要がある場合には、Ｘ線法や磁気
共鳴血管映像法などで行うことができる。尚、磁気共鳴
血管映像法による場合、被誘導体の磁気による画像歪の
影響があるときには、磁性体のキュＵ　−温度または超
電導体の臨界温度を環境温度より若干高い材料にして、
被誘導体の位置をモニタする時ｔ！けカテーテル先端に
取付けなヒータによる電気加熱やレーザ光による光加熱
など、消磁用の熱エネルギーを与えて消磁させればよい
。乙の場合は、消磁後の保持用にカテーテルなどが必要
になる。

第４図は、本発明請求項２に係る一実施例の磁気誘導位
置制御装置の構成の概念を示す図であり、（３１，（４
１，（１３ｘ）〜（１３ｚ）は第１図の実施例と同様の
ものである。（１１）は人体（４）の血管（３）内の所
定位置に磁場の焦点に捕捉されて磁気誘導される永久磁
石や励磁された超電導体などの既に帯磁されている被誘
導体である。その他、このような被誘導体としては、永
久磁石などに請求項１で述へた薬剤などを含む高分子を
被覆した人工的磁気微粒子でもよい。さらには、赤血球
や白血球中に、酸化鉄であるマグネクイ１−Ｆｅ、０４
を含む磁性細菌を注入したものにも適用できる。この磁
性細菌を注入した血球は、電気学会研究会資料「マグネ
ティックス研究会ＭＡＧ−８８−３９，”血球への磁性
細菌粒子の導入とその応用”１９８８年２月１にて、磁
気感受性を有することや磁気誘導による医療的応用にも
期待されていることが記載されている。

このような帯磁された被誘導体（１１）は、前述の請求
項１に係る第１図の実施例における磁性体などがヘルム
ホルツコイル（＋２ｘ）〜（１２ｚ）によるほぼ一様な
直流磁場で磁化されたものと等価なものとなる。従って
、磁気誘導させる方法も第１図の実施例と同様にできる
。すなわち、帯磁された被誘導体（１１）を高次のシム
コイル（１３ｘ）〜（１３ｚ）などにより発生した勾配
磁場の焦点で捕捉して誘導し、筒管内の所定位置にまで
到達させることができる。

上記での請求項１または請求項２に係る実施例において
は、勾配磁場発生手段として複数の円形ループコイル対
より成るシムコイルを例示した。

このレムコイルでは各々のコイルの電流制御により勾配
磁場の焦点を移動させることができるが、び 急峻夙勾配磁場を形成するには、コイル形状の寸法精度
を高めるとともにコイル効率の向上やその電流制御を精
度よく行う必要がある。ここで、実用的な観点より、シ
ムコイルより勾配磁場の急峻さは劣るが、より簡単な構
成で勾配磁場を発生できるコイル例について説明する。

第５図〜第９図にその例を示す。

第５図は、直交する３軸方向にそれぞれ単一コイルを設
置して勾配磁場を発生する磁気誘導位置制御装置の構成
の概念図であり、図において、（２０ｘ　）、　（２０
ｙ　）、　（２０ｚ　）ばｘ、ｙ、ｚ各軸上に設置され
た単一コイルである。発生磁界は、原点で極値（磁場焦
点）を有し、その大きさはコイルに流す電流とターン数
との積に比例する。従って、発生磁界を強くするには、
例えば超電導コイルにして電流密度を高めてもよく、あ
るいは常電導コイルではターン数を増やしてもよい。

このような単一コイルの場合の勾配磁場の数値計算例を
、簡単のため第６図に示すＸｐ　Ｘ軸方向の直交２軸コ
イルで説明する。第７に、この数値計算で対象とする２
軸コイルの配置及び寸法を示す。第８図は、このときの
磁界分布で（ａ）はｙ軸方向に対する磁界分布、（ｂ）
はＸ軸方向に対する磁界分布であり、いずれも原点で極
値を示している。帯磁された被誘導対ＱＯＩ、　（１１
）は、磁界の強さ方向に引かれるため磁場焦点である原
点で捕捉される。このような２軸コイルは、例えば血管
などが平面的にある場合（例えばｘ　−ｙ平面）に適用
できる。すなわち、ｘ　−ｙ平面において、人体（４）
あるいはコイル（２０Ｘ　）、　（２０ｙ　）を血管に
並行して移動すれば被誘導体は血管内を安定に精度よく
移動させられ所定位置に到達させることができる。

血管の移動方向がｘ　−ｙ平面からはずれる場合には、
人体（４）あるいはコイル（２０Ｘ］、　（２０ｙｌを
傾けることにより位置の移動制御ができる。これは、第
７図に示す諸元のコイルにより直径２ｍｍ、長さ１　ｍ
ｍのサマリウム・コバルト系磁石を磁気誘導する実験で
確認した。ただし、第５図のように直交３軸方向に磁界
を発生すれば上述の傾けろ操作は不要になる。すなわち
、単に人体（４）あるいはコイル（２０ｘ　ｌ、　（２
０ｙ　）、　（２０ｚ　）を３軸方向に移動させること
により、血管の任意位置へ帯磁させた物体を磁気誘導し
て固定することができる。さらに、第９図のように、軸
方向毎にコイルを適当な間隔で複数個並べ、各々のコイ
ル電流を順次移行させながら流すことによりＢｌ場の極
値（焦点）を移動させることができる。この場合には、
機械的な動きを無くせるので信頼性が向上する。

次に、上述した請求項１または２の各実施例により磁気
誘導される被誘導体のうち、複合体に関する動作、特に
、疾患治療の動作について説明する。まず、薬剤、抗体
、酵素などを含ませた人工磁気微粒子は、例えば、血管
注射などで血管内に注入されたのち、所定の場所（疾患
部位）にまで磁気誘導され、その疾患部位に集中させる
ことがび できる。例えば、強力ば抗ガン剤を正常細胞に積重を与
えずにガン部位に集中させることができるし、あるいは
ガン細胞の抗体を集中、固定させることもできる。また
、ホルモン剤を集中的に投与することもできる。この場
合、従来と同様の効能を得るのに高価なホルモン剤が少
量ですみ、コスト的にも有利になる。尚、止血や血栓形
成を行うためには、ＩＩＩＩｆｆｉ径程度の帯磁された
被誘導体をそのままであるいは高分子で被覆して血管内
に注入し磁気誘導により所定位置に到達させることがて
きる。

次に、磁性細菌を注入した血球による疾患治療について
説明する。まず、白血球は、細菌などを取り囲んで分解
する働きをする。従って、磁気誘導することにより細菌
感染部位に能動的に集中させられるので、各種感染症の
治癒を早めることができる。さらに、エイズなどの免疫
機能が低下した場合にも有用となり得る。他方、赤血球
は、直径１０ミクロン程度であり、磁気感受性をもたせ
れば、磁気誘導により多くの赤血球を血管内の所定位置
に集中して固定させることができる。従って、比較的細
い血管（１０〜数１００ミクロン）内での血流を防げろ
こと、すなわち、血栓を形成でき、あるい１．を血管の
破れに対し止血することができる。

また、ガン細胞に酸素を供給する細動脈や毛細血管に対
しても血流を防げることができるので、ガン細胞だけを
酸素不足状態に至らしめ、死滅させることができる。

さらに、第１０図は、本発明請求項３に係る一実施例の
磁気治療装置の構成の概念を示す図であり、（３）〜（
２０）は上記実施例と同様のものである。

（３０）は筒管（３）内の所定位置に誘導固定された被
誘導体に交流磁界を印加する交流磁場発生コイルである
。客体が人体の場合、血管内の所定場所で止血したり血
栓を形成するために血液を凝固させることが閉塞手術な
ど臨床上必要な場合、その所定箇所で血液を約６０〜７
０℃に局所的に加熱すれば達成できる。このために、そ
の箇所に誘導された被誘導体に、例えば１０ＫＨｚ〜Ｉ
　Ｍ　Ｈｚ程度の高周波交流磁界を印加すればそれによ
るヒステリシス損などの磁気損により発熱させることが
できる。

このためには、第９図のように交流磁場発生コイル（３
０）を専用に設置してもよく、あるいは勾配磁場発生コ
イル（１３）　、　（２０）に上記周波数の交流Ｔｉ流
を重畳させてもよい。この場合、被誘導体で、磁性体の
キュ’Ｊ−２ａ度あるいは超電導体の臨界温度は血液の
凝固温度より高く、例えば８０℃程度以上にする必要が
ある。従って、血液が凝固する温度では被誘導体は消磁
できないので、筒管内での被誘導体の位置をモニタする
必要がある場合は、磁気の影響を受けやすい磁気共鳴血
管映像法よりもＸ線法などによる方がよい。

尚、上記の説明では、客体として人体の血管内での磁気
誘導装置を説明したが、その他の少なくとも２軸方可に
帯磁された被誘導体を移動させる筒管内での磁気誘導に
も適用できることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したとおり、請求項１に係るものにお
いては、外部からの磁界により磁気誘導される被誘導体
がその内部を移動できる筒管を有する客体に、前記被誘
導体を帯磁させるほぼ一様な直流磁場と、局所的に急峻
な匂配を有しその焦点で前記被誘導体を捕捉して前記筒
管内の所定位置にまで磁気誘導させる匂配磁場とを、直
交する少なくとも２軸方向にそれぞれ発生する磁場発生
手段を備又ている。そして、請求項２に係るものにおい
ては、帯磁され、かつ外部からの磁界により磁気誘導さ
れる被誘導体がその内部を移動できる筒管を有する容体
に、局所的に急峻な匂配を有しその焦点て前記被誘導体
を捕捉して前記筒管内の所定位置にまで磁気誘導させる
匂配磁場を、直交する少なくとも２軸方向に発生する磁
場発生手段を備えている。従って、請求項１または請求
項２に係る磁気誘導位置制御装置においては、筒管内の
所定位置へ帯磁された被誘導体を正確にかつ容易に誘導
できるという効果がある。

さらに、本発明の請求３に係る磁気治療装置においては
、請求項１または請求項２に係る磁気誘導位置制御装置
で、筒管内の所定位置にまで磁気誘導された被誘導体に
磁気損を生じさせる交流磁場を発生する磁場発生手段を
備えろ構成にしたので、人体血管では、所定位置で血液
を凝固でき、止血や血栓形成などの疾患治療を容易に行
うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の請求項１に係る一実施例の磁気誘導位
置制御装置の構成の概念を示す図、第２図および第３図
は第１図の実施例で使用している匂配磁場の例でその焦
点が山伏のものおよび谷状のものをそれぞれ示す図、第
４図は本発明の請求項２に係る一実施例の磁気誘導位置
制御装置の構成の概念を示す図、第５図は本発明の請求
項１または請求項２に係る他の実施例の磁気誘導位置制
御装置の構成の概念を示す図、第６図は第５図の実施例
で使用している匂配磁場発生用コイルを直交２軸面に配
置した構成の概念を示す図、第７図は第６図の匂配磁場
発生コイルの一例を示す図、第８図は第７図のコイルに
おける匂配磁場の磁界分布の一例を示す図、第９図は本
発明の請求項１または請求項２に係るさらに他の実施例
の磁気誘導位置制御装置の構成の概念を示す図、第１０
図は本発明の請求項３に係る一実施例の磁気治療装置の
構成の概念を示す図、第１１図は従来の磁気誘導装置の
構成の概念を示す図である。 図において、（３）は筒管（血管）、（４）は容体（人
体）　、（１０）、　（１１１は被誘導体、（１２Ｘ）
〜（１２ｚ）は直流磁場発生手段、（１３Ｘ）〜（１３
ｚ）あるいは（２０Ｘ）〜（２０ｚ）は匂配磁場発生手
段、（３０）は交流磁場発生手段である。 なお、各図中、同一符号は同一また（よ相当部分を示す
。 ＝シ区ダ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）外部からの磁界により磁気誘導される被誘導体が
   その内部を移動できる筒管を有する客体に、前記被誘導
   体を帯磁させるほぼ一様な直流磁場と、局所的に急峻な
   勾配を有しその焦点で前記被誘導体を捕捉して前記筒管
   内の所定位置にまで磁気誘導させる勾配磁場とを、直交
   する少なくとも２軸方向にそれぞれ発生する磁場発生手
   段を備えたことを特徴とする磁気誘導位置制御装置。
2. （２）帯磁され、かつ外部からの磁界により磁気誘導さ
   れる被誘導体がその内部を移動できる筒管を有する客体
   に、局所的に急峻な勾配を有しその焦点で前記被誘導体
   を捕捉して前記筒管内の所定位置にまで磁気誘導させる
   勾配磁場を、直交する少なくとも２軸方向に発生する磁
   場発生手段を備えたことを特徴とする磁気誘導位置制御
   装置。
3. （３）請求項１または請求項２記載の磁気誘導位置制御
   装置で、筒管内の所定位置にまで磁気誘導された被誘導
   体に磁気損を生じさせる交流磁場を発生する磁場発生手
   段を備えたことを特徴とする磁気治療装置。