JPH0261036A - 感温性アモルファス合金 - 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
温性アモルファス合金に関する。

〔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（２，４５０Ｍ）Ｉｚ、　９１５ＭＨｚ１４３
４ＭＨｚ等）、ＲＦ誘導加温（２７，１２Ｍ）ｌｚ、　
１３．５６Ｍ）Ｉｚ）　、ＲＰ誘電加温（１３，５６Ｍ
Ｈｚ、　８Ｍ）ｌｚ）及び超音波加温（１〜３　ＭＨｚ
）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、ＲＦ誘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。ＲＦ誘電加温では電橋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、ＲＦ
誘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（ｆｌａｔ　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）ｌｏｔ　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、Ｎｉ−３ｉ　、Ｐｅ＋Ｃ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発熱体が考
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（　ｒ　
Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ　Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙ」、
Ｖｏｗ！　、７、Ｎα１．７〜１０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℃を超えて高く
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
を常に所定の温度範囲に誘導加温し得るインブラント材
用の感温性アモルファス合金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、アモル
ファス合金の組成系においてＮｉ量を増加させることに
よりキュリー温度を所望のレベルにまで低下させると、
誘導加温において外部交番磁界を制御しなくてもアモル
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、本発明の温熱療法用感温性アモルファス合金
は、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
とを含有し、４２℃乃至９０℃のキュＩＪ　−温度を一
有することを特徴とする。

本発明を以下詳細に説明する。

本発明のアモルファス合金の基本組成は（Ｐｅ、　Ｎｉ
、Ｃｏ）　（Ｐ、　Ｃ，Ｓｉ、　Ｂ）である。

Ｎ１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。

さらに、上記組成物にＡＩを添加することにより、キュ
リー温度をさらに低くすることができる。

従って、ＡＩ添加の場合Ｎｉの添加量を抑制しても低キ
ユリー温度のアモルファス合金を得ることができる。一
般にＮｉの添加量を増大するとアモルファス合金の磁束
密度が低下する傾向があるが、上記のようにＡＡ’を添
加することによりＮ１の添加量を抑制すると、キュリー
温度が低く磁束密度の低下が小さいアモルファス合金を
得ることができる。

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Ｎｉはｌ添加合金中４０〜
５０原子％程度であり、Ａ！無添加合金中５５〜６５原
子％程度である。なおｌ添加合金の場合、Ａｌ２の添加
量は２〜５原子％であるのが好ましい。

ＰＳＣＳＳｉ及びＢ（０１種又は２種以上の半金属の含
有量は合金中ｌＯ〜３０原子％程度である。

本発明の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。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。従ってアモルファス
合金粉末が厚さ１５〜４０μｍ程度の偏平状である場合
、その平均径（長さ）は２９７μｍ以上であるのが好ま
しい。

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〕

本発明の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、アモルファス合金の温度は
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。

〔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 Ｉ’ｅｌ’１．３　Ｎ１５ｏ、ｓ　Ｓ＋ｓ、ｔ　Ｂ１２
．４（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１５〜２５μｍ、長さ５００〜１０
０００μｍ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
６５℃、結晶化温度は５２０℃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ＮＩｌ　　　　粒径（μｍ） １６３〜１４９ ２１４９〜２９７ ３２９７〜５００ ４５００〜１０００ 第１図に示すように、内径Ｄ６ｍｍ、長さＬ　５０ｍｍ
の非磁性パイプ１内に各サンプルを充填し、パイプ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
１００Ｋ）ｌｚ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、粒径が大きくなるに従って、反磁場係数の減
少を反映して、昇温速度が早くなり、且つ温度制御特性
も安定化することがわかる。

ここでの制御温度は４１〜４４℃であり、キュリー温度
６５℃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℃で起こっていることがわかる
。

これより実施例のサンプルの昇温制御特性はキユリ−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。

実施例２ Ｐｅｔｓ−ｘ　ＮＩＭ　５ＩＩＯＢ１２　（合金Ａ）　
、Ｆｅｅｏ−Ｘ　Ｎ１１ｌＰ、、Ｂ、、（合金Ｂ）及び
Ｆｅｔｓ−８ＮＩＸ　Ｐｌ−Ｂ６＾ｌ。

（合金Ｃ）の組成（原子％）を有するアモルファス合金
粉末を実施例１と同様にして製造した。粉末の粒度は６
３〜１０００μｍであった。各Ｎｉ含有量のサンプルに
ついて、キュリー温度Ｔｃを測定した結果を第４図に示
す。

第４図から、Ｎ１含有量が増大するにつれて合金のキュ
リー温度Ｔｃが低下することがわかる。Ｔｃが４２〜９
０℃の範囲内にあるためには、各県におけるＮ１含有量
はＦｅ−ＩＪｉ−３ｉ−Ｂ系（合金Ａ）の場合５９．０
〜６２．３原子％であり、Ｆｅ−Ｎ１−Ｐ−Ｂ系（合金
Ｂ）の場合６０．８〜６３．９原子％であり、Ｆｅ−Ｎ
　１−Ｐ−１３−Ａ　Ｒ系（合金Ｃ）の場合４４．３〜
４９．４原子％である。つまり、３原子％のＡｌの添加
によってＮ１添加量を１５〜２０原子％低くすることが
できる。これによって、アモルファス合金の飽和磁束密
度の低下を抑制することができる。

実施例３ （Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ）７ｅ　Ｓｉｎ　８１４　（原子％
）の組成を有する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。

Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ三元系について各々Ｆｅ、　Ｃｏを０
〜５０原子％、Ｎｉを５０〜１００原子％の範囲で変化
させたサンプルについてキュリー温度Ｔｃを測定し、等
混線で結んだ結果を第５図に示す。

第５図から、Ｎｉと同様にＣＯも含有量が増大するにつ
れて合金のキュリー温度Ｔｃが低下することが分る。

〔発明の効果〕

以上詳述した通り、本発明の感温性アモルファス合金は
Ｎｉ添加量の増加により４２〜９０℃と低いキュリー温
度を有する。またＡ１を添加することにより、Ｎｉ添加
量を抑制してもキュリー温度を低下することができ、そ
れと同時に飽和磁束密度の低下を避けることができる。

このような本発明のアモルファス合金は外部磁界を大き
くしてもキュリー温度とｔ目間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
ことなく、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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の感温性アモルファス合金粉末の昇温特
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図は本発明の感温性アモルファス合金粉末の粒径と
昇温特性との関係を示すグラフであり、第３図は本発明
の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図は本発明の感温性アモルファス合金粉末のＮ１含
有量とキュリー温度との関係を示すグラフであり、 第５図は本発明の感温性アモルファス合金粉末のＦｅ−
ｃｏ−Ｎｉ組成比とキュリー温度との関係を示す三角グ
ラフである。 ２　・ ・非磁性バイブ ・励磁コイル 出　　願　　人　　　株　　式　　会　　社代　　理　
　人　　　弁理士　　　高　　石す ケ 橘　　馬 ン 第 図 第４図 Ｌ 有 量 （ａｔ％） 第３図 第５図 Ｃ。 （ａｔ％）

Claims (2)

【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
   とを含有し、４２℃乃至９０℃のキュリー温度を有する
   ことを特徴とする温熱療法用感温性アモルファス合金。
2. （２）請求項１に記載の温熱療法用感温性アモルファス
   合金において、少量のＡｌを添加したものであることを
   特徴とする温熱療法用感温性アモルファス合金。