JPH0252663A - 温熱療法用複合形磁性体 - 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〕 本発明は生体加熱用磁性材料に関し、更に詳しくは癌な
どの悪性腫瘍治療法の１種であるハイパーサーミアにお
いて、局部加熱用インブラント材料として使用し得る感
温性複合形磁性体に関する。

〔従来の技術〕

癌などの悪性腫瘍細胞と正常細胞との間に存在する熱感
受性の差異に着目して、腫瘍付近の温度を４２℃或いは
それ以上に加熱することによって癌治療を行う手法（ハ
イパーサーミア）が１９６０年頃から研究され始め、最
近の目ざましい加温技術の進歩により、広範囲な応用が
試みられつつある。

ハイパーサーミアは、その加熱手段によって全身温熱療
法と局部温熱療法とに大別される。

全身温熱療法には、温水や溶融パラフィンが用いられ、
我国では体外循環血液加温法が最も普及している。

局所温熱療法では、電磁波を用いるものが多く、マイク
ロ波加温（２，４５０ＭＨｚ、９１５Ｍ）Ｉｚ、　４３
４Ｍ）Ｉｚ等）、ＲＦ誘導加温（２７，１２ＭＨｚ、１
３．５６Ｍ）Ｉｚ）　　、ＲＦ誘電加温（１３，５６Ｍ
Ｈｚ　、　８ＭＩ（ｚ）　及び超音波加温（１〜３　Ｍ
）Ｉｚ）に基づく種々の外部加温装置が厚生省の製造承
認を得て臨床応用に供°されている。中でも皮下脂肪の
少ない日本人に対しては、ＲＦ１！電加温装置が主流と
なっている。

マイクロ波加温は原理的に表皮から数センチメートルの
深さまでが加熱限界であり、表在性の腫瘍に対してのみ
有効である。ＲＦｉｌ電加温では電極周囲や皮下脂肪が
選択的に加温され、患部のみの加温は難しい。また、Ｒ
ＦＩ導加温では深部加温が可能であるが、生体内の不均
一インピーダンスによって発熱パターンも乱れやすく、
病巣以外も加温されてしまうという欠点がある。更に超
音波による加温は収束性も良好であり、深部の局所加温
に適してはいるが、骨や空気との境界面で反射されるた
め適用部位に制限がある。

以上述べてきた方法は加温に関しては何れも非侵襲的で
あるという利点を有するものの、生体深部の局所加温を
確実に実現するのは容易ではない。

そこで不要な場所での高温領域（Ｈｏｔ　５ｐｏｔ）の
発生などを防ぐために、常時温度計測をする必要があり
、結果として侵襲的となる。更にＨｏｔ　５ｐｏｔの発
生箇所は予測し難く、適切な温度分布計測法は未だ確立
されていない。また一般に電磁波を用いる場合、高周波
化すれば局所加温は可能であるものの深部加温が困難に
なり、低周波化すれば深部加温は容易になるが加温範囲
が広くなるという本質的な問題を有している。

これらの電磁波応用ハイパーサーミアの問題点をカバー
すべく近年開発されつつあるのが、ソフトヒーティング
法と呼ばれる方法である。この方法では感温性磁性材料
を生体内の腫瘍部に埋め込み、高周波交番磁界で励磁す
ることによって発生するヒステリシス損失等を発熱源と
して利用している。

このソフトヒーティング法に使用するインブラント材と
して、従来から検討されて来た感温性磁性材料（フェラ
イト、Ｎ＋−Ｓｔ　、Ｆｅ５Ｃなど）は何れも常温付近
での加温効率が悪く、且つ治療に必要な温度の安定維持
が容易ではない。これらの実用特性を向上すべく、磁性
材料と非磁性材料との組み合せによる複合形光熱体が考
案されているが、不安定要因が多くなり、未だ実用化に
結びつく特性を得るに至っていない。

最近、ハイパーサーミアのインブラント材としてアモル
ファス合金の粉末を使用することが提案された（　ｒＢ
ｉｏｍｅｄｉｃａｌ　Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙ　Ｊ　
、Ｖａｔ、　？。

ＮＣＬ　１．７〜１０頁、１９８７年）。このインブラ
ント材は寒天ファントムに埋設され、生体深部の癌患部
に挿入されて高周波の磁界により誘導加熱される。

ものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこのインブラント材に用いられたアモルフ
ァス合金は数百℃と高いキュリー温度を有するために、
外部交番磁界をかけると、温度は約４５℃を超えて高（
なりすぎる。従って患部を所望の温度に設定するために
は、外部磁界を制御し、温度調節を行なわなければなら
ない。しかし、患部の位置や状態により加温状態が異な
り、かつ患部の温度を正確に検出しながら調節する必要
があるので、加温療法が複雑になるという問題がある。

従って本発明の目的は、特別な制御を必要とせずに患部
を常１ご所定の温度範囲に誘導加温し得るインブラント
材用の感温性複合形磁性体を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者等は、Ｃｒ及
び／又はＭＯを含有する組成系のアモルファス合金に、
他の磁性体を添加することにより、誘導加温において外
部交番磁界を制御しな（でもアモルファス合金の加温温
度を４２〜４５℃程度の所望のレベルに常に維持するこ
とができることを発見し、本発明を完成した。

すなわち、本発明に係わる温熱療法用複合形磁性体は、
Ｆｅ５Ｎｉ及びＣｏの１種又は２種以上の遷移金属と、
ＰＳＣ，Ｓｉ及びＢの１種又は２種以上の半金属と、Ｃ
ｒ及び／又は肋とを含有し、４２℃乃至９０℃のキュリ
ー温度を有する感温性アモルファス合金°と、他の磁性
体とを組み合わせたことを特徴とする。

本発明を以下詳細に説明する。

本発明に係わるアモルファス合金の基本組成は（Ｆｅ、
　Ｎｉ　、　Ｃｏ）Ｍ＋１４ｚ（ただし、ＭｌはＣｒ及
び／又はＭｏであり、Ｍ２はＰ。

Ｃ５Ｓｉ及びＢの１種又は２種以上の半金属である。

Ｍ、であるＣｒ及び／又はＭＯはキュリー温度を低下さ
せる目的で添加する元素であり、同時に耐食性も付与す
る。特にキュリー温度の低下はソフトヒーティング用磁
性材料として重要であり、悪性腫瘍治療温度への局部加
温、及び治療温度の保持を可能にするものである。

キュリー温度は４２〜９０℃の範囲である必要がある。

４２℃以下では、ハイパーサーミアとして有効な温度域
まで加温出来ず、また９０℃以上ではインダクタンス減
少温度が５５℃を超え、治療温度域をオーバーして過熱
となるためである。好ましいキュリー温度は６０〜７５
℃である。このような目的で）Ａ１は合金中１２〜１３
原子％程度である。

半金属Ｍ２はｐ、ｃＳｓ＊、Ｂの１種又は２種以上で合
金中１０〜３０原子％程度である。

本発明に用いる感温性アモルファス合金はインブラント
材として所望の形状に成形し得るよう゛に粉末状である
のが好ましい。更には、インブラント材の形状の自由度
から、アモルファス合金は、微粉であることが望ましい
。一般にアモルファス合金粉末の粒径が小さくなるに従
って加温カーブが緩やかになり、所望の温度に患部を加
温するのに時間を要するようになる傾向がある。しかし
、上記感温性アモルファス合金の微粉に他の磁性粉、望
ましくは、ソフト・フェライト粉を加えて、均＝混合す
ることにより、交番磁界印加時の昇温速度を著しく向上
させることが出来る。

なお、このようなアモルファス合金の粉末は、通常の溶
融急冷法（単一ロール法、ダブルロール法、キャビテー
ション法等）により製造したリボン又はフレークを粉砕
することにより得ることができる。

〔作用〕

本発明に係わるアモルファス合金は比較的低いキュリー
温度を有するために、加温治療温度付近において加温カ
ーブが平準化し、それ以上励磁しても昇温しな°い性質
を有する。この平準化したときの温度はキュリー温度よ
りやや低く、むしろコイル励磁の場合のインダクタンス
の急激な低下温度に対応する。このような性質により、
外部励磁をコントロールしなくても、患部の温度は一定
の温度以上には絶対に上昇せず、安定した加温治療を行
うことができる。それと同時に治療温度への加温が迅速
であり、治療時間の短縮が達成できる。

〔実施例〕

本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例Ｉ Ｆｅｇｇ、ｓ　ＩＪ＋ｊ、ｚ　Ｐ１３．２　Ｃｇ、ｓ　
（原子％）の組成を有する溶湯から、キャビテーション
法により、厚さ１５〜２５μｍ１長さ５００〜１０．０
００μｍの範囲のアモルファスフレークを作製し、粉砕
により６３〜１０００μｍの長さの偏平状粉末を製造し
た。得られたアモルファス合金粉末のキュリー温度は６
４℃、結晶化温度は４７０℃、飽和磁束密度Ｂｓは４２
００　Ｇであった。

この粉末を分級し、下記の粒径範囲のサンプルを得た。

サンプルＮα　　　粒径（μｍ） １　　　　　６３〜１４９ ２１４９〜２９７ ３２９７〜５００ ４５００〜１０００ 第１図に示すように、内径Ｄ６正、長さＬ５０ｍｍの非
磁性バイブ１内に各サンプルを充填し、バイブ１の外周
に５０ターンの励磁用コイル２を巻きつけ、周波数１０
０ＫＨｚで２．　ＯＫＡ／ｍの交番磁界を印加した。各
サンプルについての昇温特性を第２図に示す。第２図か
ら、粒径が小さくなるに従って、反磁場係数の増大を反
映して、昇温速度が遅くなることがわかる。ここでの制
御温度は４１〜４４℃であり、キュリー温度６４℃より
も２０℃程度低い。

次に第３図は各温度でのインダクタンスを粒度毎に示し
たものであり、インダクタンスの急減、即ちインピーダ
ンスの減少は４０−・−４５℃で起こ、っ（いることが
わかる。

これより実施例のサンプルの昇温制御特性はキュリー温
度そのものではなく、インダクタンスの温度変化に大き
く依存していることがわかる。

第４図は、上記アモルファス合金粉末に３３容量％のＮ
ｉ−Ｚｎフェライト　（粒度１０〜５０μｍ）を添加し
、均一混合することによって複合形磁性体とし、上記と
同一手法にて、各サンプルの昇温特性を調べたものであ
る。第２図との比較により、アモルファス合金粉末の粒
度が細かいサンプルはど昇温速度が高まり、粒度間での
昇温特性の差異が少なくなっていることが分かる。

更にフェライト量を上げて５０容量％とした場合、第５
図に示すようにこの傾向は顕著になっており、アモルフ
ァス合金粉末の粒度の影響がなくなりつつある。

第６図は複合磁性体の体積比Ｖ　ｐ　／　（Ｖ　ｐ　＋
　Ｖ　ｐ　）と、初期昇温速度ΔＴ／Δｔとの関係を示
したものである。ここで、Ｖｐ　、　ＶＦ　は各々フェ
ライト粉末及びアモルファス合金粉末の体積である。こ
の図によると、サンプルＮ０９４以外はフェライト粉末
の増加゛によって、昇温速度が早まり、この傾向はアモ
ルファス合金粉末の粒度が細かいほど顕著であることが
分かる。また、フェライト体積比７５％付近で最大の昇
温速度が得られている。

実施例２ Ｆｅ＊ｏ−＊　Ｃｒｙ　ＰＩ３　Ｃｑ　（原子％）の組
成ヲ有スルアモルファス合金粉末を実施例１と同様にし
て製造した。粉末の粒度は６３〜１０００μｍであった
。各Ｃｒ含有量のサンプルについて、キュリー温度Ｔｃ
。

１０ＫＯｅにおける磁束密度Ｂ１６ｋｓ及び１０００ｅ
における磁束密度Ｂ１゜。を測定した結果を第７図に示
す。

第７図から、Ｃｒ含有量が増大するにつれて合金のキュ
リー温度Ｔｃが低下するとともに、Ｂ＋ｏｋｓＢ１ｏ。

も低下することがわかる。Ｔｃが４２〜９０℃の範囲内
にあるためには、この系におけるＣｒ含有量は１１．５
〜１３．７原子％である。

〔発明の効果〕

以上詳述した通り、本発明に係わる感温性アモルファス
合金はＣｒ及び／又はＭＯの添加により４２〜９０℃と
低いキュリー点を有するので、外部磁界を大きくしても
キュリー温度と相関した所定の温度以上に加温されるこ
とはない。従って、特別の制御を必要とすることな、＜
、常に癌等の患部の温度を所望のレベルに定つことがで
き、癌治療等誘導加温式の療法に有効である。更に、上
記合金に他の磁性体、望ましくは、ソフトフェライトを
加えて複合形磁性体とすることにより、昇温特性が改善
され、温熱治療時間の短縮化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の感温性複合磁性体の昇温特性及び磁気
特性を測定するための装置を示す概略図であり、 第２図は本発明に係わる感温性複合磁性体の粒径と昇温
特性との関係を示すグラフであり、第３図は本発明に係
わる感温性アモルファス合金粉末のインダクタンスの温
度依存性を示すグラフであり、 第４図は、本発明の複合形磁性体の昇温特性（フェライ
ト量３３容量％）であり、 第５図は、フェライト量５０％の複合形磁性体の昇温特
性を示すグラフであり、 第６図は、本発明の複合形磁性体の体積比と昇温速度と
の関係を感温性アモルファス合金の粒度毎に示すグラフ
であり、 第７図は本発明に係わる感温性アモルファス合金粉末の
Ｃｒ含有量とキュリー温度及び磁束密度Ｂ。 １１１１１８１１１゜との関係を示すグラフである。 １・・・非磁性パイプ ２・　・励磁コイル 出　　願　　人　　　株　　式　　会　　社　　リ　　
ケ　　ン代　理　人　　弁理士　　高　石　　橋　馬５
０口 第１図 ′第４図 時開　Ｃ・さ） 第３図 甥開　（・ｂ） 第６図 ＯＮＯ，Ｉ　［６３〜１４９）１ｍｌ ＠　Ｎｏ、２　［１４５２９７）＋ｍ）Ｖ、／（Ｖ、＋
ＶＦ） 第７図 Ｃｒ含有量（ａｔ％）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏの１種又は２種以上の遷移金
   属と、Ｐ、Ｃ、Ｓｉ及びＢの１種又は２種以上の半金属
   と、Ｃｒ及び／又はＭｏとを含有し、４２℃乃至９０℃
   のキュリー温度を有する感温性アモルファス合金と、他
   の磁性体とを組み合わせたことを特徴とする温熱療法用
   複合形磁性体。
2. （２）上記磁性体がソフト・フェライトであることを特
   徴とする請求項１に記載の温熱療法用複合形磁性体。
3. （３）上記アモルファス合金と磁性体の何れか又は双方
   が粉末形状であることを特徴とする請求項１又は２に記
   載の温熱療法用複合形磁性体。