JPH0288059A - 温熱療法用セラミックス発熱体及びその製造方法 - Google Patents

温熱療法用セラミックス発熱体及びその製造方法

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JPH0288059A JP63238786A JP23878688A JPH0288059A JP H0288059 A JPH0288059 A JP H0288059A JP 63238786 A JP63238786 A JP 63238786A JP 23878688 A JP23878688 A JP 23878688A JP H0288059 A JPH0288059 A JP H0288059A
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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、セラミックス発熱体、特に癌などの疾病の温
熱療法に使用するセラミックス発熱体に関するものであ
る。
(従来の技術) 一般に癌細胞は熱に弱<、43°C付近まで加熱される
と死滅すると言われている。しかも癌の患部は血流が少
ないので周囲に比べて加熱され易い。
従って、癌の患部を局部的に加熱する温熱療法は極めて
有効な癌の治療である。
従来、癌の患部を局部的に加熱する方法としては、温水
、赤外線、超音波、マイクロ波、高周波などが試みられ
ているが(特開昭58−209350号及び同61−1
58931号公報参照)、これらは何れも骨11!!!
瘍のような深部癌には有効でない。
例えば、癌の発生部位近傍の体表を、塩水を電極板の入
った袋から成る一対の電極袋で挟圧し、該電極袋を介し
て8Mヘルツ程度の高周波電流を直接人体に流して癌細
胞を加熱するように構成したものがあるが、この種の温
熱治療装置では体表近傍の癌細胞だけしか加熱すること
ができず、体表から15cm程度の深部が限界である。
しかも、癌細胞だけで無く正常細胞をも加熱することに
なるから、特に連続治療、長期治療に際しては、正常細
胞への影響が問題となる。
そこで、従来から、癌細胞だけを加熱する為、生体内の
患部に、金属棒や金属針、金属粉などの強磁性体を投与
埋入して交流磁場下で発熱させる方法が試みられている
。然し、金属材料は電気伝導度が高いので発熱効率が低
く、しかも有害なイオンを溶出し易い為、体内に埋火す
るのに適していない。
特開昭57−17647号公報には、強磁性フェライト
含有のガラス、結晶化ガラス及び焼結セラミックスを温
熱治療用の材料として使用した例が開示されている。然
し、かかる材料は、特に優れた生体親和性を有するとは
言えない。
(発明が解決しようとする課題) 本発明の課題は、長期間体内に埋火しても安全で周囲の
生体組繊と極めて優れた親和性を示し長期に亘って安定
に維持され、しかも体の深部も含めて患部を選択的に効
率良く加熱し得る生体内発熱体を提供するにある。
(課題を解決するための手段) 発明者らは詳細な実験研究の結果、水酸アパタイト、β
−3CaO・P2Os多結晶体、N520+ Cab。
SiO□ 及びP2O,を主成分とするガラス及び結晶
化ガラスは、生体内でその表面に骨類似のアパタイト層
を形成し、周囲の骨と自然に結合するほど優れた生体親
和性を示すことを見出した。これらの材料は、それ自身
に燐酸を含んでいない場合でも、生体液中に燐酸イオン
を取り込んで表面にアパタイト(Ca +、a (PO
4) b (OH) 2 )の膜を生成する性質を有す
る。このアパタイトの膜は生体内の骨組織と直接に化学
結合し得るほど、生体と馴染みが良く、しかも筋肉、皮
膚などの柔らかい組織とも優れた親和性を示す。従来の
発熱体は、毒性を有する金属イオンの溶出がない場合で
も、生体内で異物と見られ繊維性被膜で覆われていた。
本発明は生体活性な無機質層で包まれている強磁性を示
すフェライト粒子であって、体内に埋入されたとき周囲
の組織と極めて優れた親和性を示し、しかも交流磁場下
で効率の高い磁気誘導発熱を示すことを特徴とする温熱
療法用セラミックス発熱体である。
本発明に係る生体活性を示す無機質層で包んだ強磁性フ
ェライト粒子は、生体が異物として認識し得ないと言う
特色を有する。これに加えて発熱撰が僅かに磁気ヒステ
リシス損のみの発熱能も有し、温熱療法には理想的な多
機能材料である。
本発明の温熱療法用セラミックス発熱体は、少なくとも
次の3方法により製造し得る。
(1)マグネタイト(Fe304)、リチウムフェライ
) (LiFesOe) 、マグネシウムフェライト(
Mg Fe204)などの強磁性を示すフェライト粒子
20〜90重量%と、水酸アパタイト(Ca Ie (
PO4) b (OH) z )、β−3CsO・P2
O,などの生体活性を示す結晶粒子80〜10重量%か
ら成る組成物を少なくとも90重量%以上含有する混合
粉末を焼結することを特徴とする温熱療法用セラミック
ス発熱体の製造方法。
この方法において、強磁性フェライトはマグネタイト、
リチウムフェライト、マグネシウムフェライトのみに限
定されず、生体に有害なイオンを含まない強磁性フェラ
イトであれば差し支えない。
但し、強磁性フェライトは交流磁場の下で発熱するのに
必須な成分であり、実用的な発熱を得る為には20重量
%以上含有されることが必要である。
強磁性フェライトが90重量%以上の場合には、フェラ
イト粒子が完全には生体活性材料に含まれないので、強
磁性フェライトの量は90重量%以下に限定される。
水酸アパタイト、β−3CaO・P2O5などの成分は
、セラミックス発熱体が生体内で良い生体親和性を示し
、特に骨の近くでは骨と結合する為の必須成分である。
生体活性結晶粒子は強磁性フェライト粒子を完全に包む
ためには10重量%以上である必要がある。但し、生体
活性結晶粉末は、80重量%を越えると十分な量の発熱
が得られないので、80重量%以下に限定される。
これらの成分の他に、10重量%迄は生体に無害な成分
又は生体に有益な成分例えば遠赤外線放射物質を含有し
ても良い。これら混合粉末の焼結処理は、混合粉末が焼
結する温度であれば、自由に選んで良い。
(2)マグネタイト(Fe、04)、リチウムフェライ
ト(LiFesOa) 、マグネシウフェライト(Mg
Fe2O4)などの強磁性を示すフェライト粒子20〜
90重量%と、生体活性を示すガラス及び/又は結晶化
ガラス粒子80〜10重量%とから成る組成物を少なく
とも90重量%以上含有し、前記の生体活性を示すガラ
ス及び/又は結晶化ガラスは10〜50重量%のNa、
O及びCaOと90〜50重量%の5i(12及びP2
O5とから成る組成物を少なくとも90重量%以上含有
する混合物質粉末を焼結することを特徴とする温熱療法
用セラミックス発熱体の製造方法。
この方法における強磁性フェライト結晶も、生体に有害
なイオンを含まない強磁性フェライトであれば特に限定
されない。但しその量は、(1)の場合と同じ理由によ
り20〜90重量%の範囲に限定される。生体活性ガラ
ス及び結晶化ガラスの組成は、これが生体内に埋入され
たとき、骨と同質のアパタイト層をその表面に形成して
良い生体親和性を示し、骨と結合するように、80〜1
0重量%に限定される。
Na、OとCaOの合計量が10重量%より少ない場合
には、ガラス及び結晶化ガラスが生体内でその表面にア
パタイト層を形成しない。また、Na2OとCaOの合
計量が50重重量より多い場合にはガラスが得られない
。従って、Na 20とCaOの合計は10〜50重量
%に限定される。一方SingとP2O5の合計量が5
0重量%より少ない場合にはガラスが得られず、90重
量%より多い場合には生体内でその表面にアパタイト層
を形成しない。従って、SiO□とP2O5の合計量は
50〜90重量%に限定される。これらの成分の他に、
10重里%迄は生体に無害な成分又は生体に有益な成分
例えば遠赤外線放射物質を含有しても良い。さらに、ガ
ラス粉末は焼結の時一部分又は全体が結晶化しても差し
支えない。
(3) CaO1()−60重量%と、SiOz  5
〜50重量%と、Fe2O310〜80重量%と、P2
O5O〜30重量%とにより少なくとも90重量%以上
が構成される組成の融液を冷却し、冷却の過程でフェラ
イト粒子を析出させるか、又は一旦ガラスにしだ後再び
加熱処理してフェライト粒子を析出させることを特徴と
する温熱療法用セラミックス発熱体の製造方法。
この方法において、CaOが10重量%より少ない場合
には、フェライト粒子を含むガラス又は結晶相が、良い
生体親和性を示さない。一方、CaOが60重量%より
多い場合には、融点が著しく上昇して均一な融液を作り
難い。結局CaOは10〜60重量%の範囲内が最適で
ある。
SiO□が5重量%より少ない場合には、均一な融液が
得られない。SiO□が50重量%より多い場合には、
Fe2O3の含有割合が相対的に低下する為、フェライ
ト粒子の析出量が少なく、発熱特性に劣る。従って、S
iO□は5〜50重量%に限定される。
Fe201が10重量%より少ない場合には、融液が小
量のフェライト結晶しか析出し得す、良好な発熱特性を
得られない。また、Fe2O3が80重量%を越えるよ
うになると、生体親和性に優れたCab、 SiO□を
主成分とするガラス又は結晶質が、フェライトを完全に
は包まない。従って、Fe2O,。
は10〜80重量%に限定される。マグネフィト以外の
フェライトを析出させる為には、これに加えて目的とす
る金属の酸化物を配合すれば良い。
P2O,が30重量%より多い場合には、ガラスが小量
のフェライト結晶しか析出し得す、良好な発熱特性を得
られない。但しP2O,を含有しなくとも、表面へのア
パタイト被膜生成は可能である。
この方法は融液の組成が10重量%より少ない量のLi
2r、 Na2O,K2O,MgO,SrO+ 820
31 AE2Oz、Ti0z、 Zr0z、 N1)2
Os+ Ta20SI CaFZなど人体に有害でない
添加成分又は遠赤外線を放射するセラミックスなど生体
に有益な成分を含んでも差し支えない。但し、これらの
成分が10重量%より多い場合には、Fe2O,、の含
有割合が低下し、製品のフェライト粒子析出量が低下し
発熱特性に劣り、またCab、 SiO□の濃度が低下
し生体親和性が低下する。従って、これらの添加成分の
合計は10重量%より少ない量に、即ち、Cab、 5
i02. Fe2O1及びP2O5の合計は90重量%
以上に限定される。
このように限定された組成域の融液を比較的小さい速度
で冷却させると、冷却途中でフェライト粒子を析出させ
ることが可能である。冷却速度を適当に選ぶことによっ
てフェライト粒子の量及び粒径を適当に制御することが
可能であり、フェライト粒子の量及び粒径を適当に制御
することによって発熱特性を適当に制御することができ
る。また、融液を急速に冷却するとガラスが得られるの
で、これを再加熱処理することにより、フェライト粒子
を析出させることができる。ガラスを加熱処理して強磁
性フェライト粒子を析出させる温度は、予め示差熱分析
の発熱ピークで知ることができる。
加熱処理の条件を適当に選ぶことによって、析出するフ
ェライトの量及び粒径を適当に制御することができ、そ
れによって発熱特性を適当に制御し得る。
融液を冷却させてフェライトを析出させる場合、及びガ
ラスを加熱処理してフェライトを析出させる場合、フェ
ラ・イト以外の結晶、例えばウオラストナイト(Cab
、 SiO□)、ダイカルウシムシリケード (2Ca
O・SiO2)、アパタイト(Ca+n(PO4)6(
OH)z)などが析出しても差し支えない。フェライI
・粒子を包む相は、融液の冷却条件及びガラスの加熱処
理条件によって異なる。それはガラス相である場合、ウ
オラストナイト(CsO・SiO□)である場合、グイ
カルシウムシリケート(2CaO・SiO□)である場
合又はアパタイト相である場合、或いはこれらの混合相
である場合があるが、表面にアパタイト被膜を生成する
ものであれば本発明の目的には何れの相であっても差し
支えない。またLi2O,Na2Oに20. hgo 
 などの成分を添加した場合は、上述の結晶以外の結晶
が析出する場合もある。
(作 用) このように本発明の発熱体の主な特徴は、強磁性のフェ
ライト粒子を生体活性な無機質層で包んだ構造を有する
点にあり、生体内で周囲の組織と極めて優れた親和性を
示し長期に亘ってそこに安定に留まる利点を有する。
本発明に係る被誘導加熱体は、微粉末、成形体、又は繊
維状の形態で利用可能であり、形態に応じて静脈注射、
皮下注射、経口投与、或いは埋入手術などによって、被
加療体の癌細胞からなる患部に移送し、その後、該患部
と共に交流磁場内に置くことによって、強磁性体フェラ
イト粒子が磁気ヒステリシス損失により発熱して患部を
加熱治療することができる。
(実施例) 災詣■土二… 本発明の温熱治療用セラミックス発熱体の製造方法の実
施例を、第1表、第2表及び第3表に示す。このうち第
1表は、特許請求範囲第2項に、第2表は第3項に、第
3表は第4項に、夫々対応する実施例である。なお、第
1表、第2表の生体活性な無機質層とフェライトの混合
比は便宜的に1;1としたが、先に述べたように、本発
明がこれに限定されるものではない。
第1表の例1〜3のアパタイトは、消石灰と燐酸を水?
W ?tI中で反応させて合成した製品を用いた。
一方、フェライト粒子は湿式法により合成した。
以下にFe3O4の場合を示す。硫酸鉄を80 ’Cの
水酸化ナトリウム水溶液中で、酸素気流と反応させた。
約1日後反応を停止し、水で良く洗浄した後、乾燥し、
ステアリン酸と練り合わせた。アバタイ1〜とFc、O
n微粒子を、ミキサーミルを用いて均一混合した後、4
00 kg/cm2の圧力で成形し、N2気流中で焼結
した。LiFe5Oa+ MgFe2Onの場合は空気
中で焼結可能である。
迅−」L−表 6、八−結晶化ガラス LiPe5O*マ、 A−W結
晶化ガラス MgFe2On8、アパクイト含有  F
ex04 結晶化ガラス輔 9、  Na20−CaO−5i(lz−P2O3ガラ
ス1 Fe、0゜ 10、  CaO−SiOz ガラスリ Fe3O4 1、アパタイト   Fe1O4100402、アパタ
イト   LiFe5Oa    80   103、
アパタイト   MgFe2O4100304、β−3
CaO・P2Os   Fe、04    100  
  40第1表の例4のβ−3CaO−P2O3は、燐
酸ナトリウム水溶液にカルシウム塩とアンモニアを加え
て沈澱させ、これを乾燥した製品を用いた。フェライト
との混合並びに焼結方法は、例1〜3と同様である。
第2表の例5〜7のA −W結晶化ガラスは特公昭62
−10939号に記載されている方法で作成した。
フェライトの混合及び焼結方法は、第1表の例1〜3と
同じである。第2表の例日のアパタイト含有結晶化ガラ
スは文献FU、M、Gross、and、 V、 5t
runz。
J、 Biomed、 Mater、 Res、 14
 (1980) 607.1に基づいて作成した。フェ
ライトとの混合並びに焼結方法は、第1表の例1〜3と
同様である。
第2表の例9のNa20−CaO−3it)z−P2O
sガラス及び例10のCab−3in、ガラスは、市販
のNa2COz+CaC0,、Sin、 Ca、P2O
,試薬の混合粉末を、1600’Cで溶融し直ちに象、
冷してガラス化した物を用いた。
フェライトとの混合及び焼結方法は、第1表の例1〜3
と同様である。
第3表の例11.12の組成に相当するバッチを、酸化
物、炭酸塩、水酸化物又はフン化物の原料を用いて調製
し、これらを白金ルツボに入れ、電気炉中で1300〜
1550°Cで2時間溶融した。この溶融物を、電熱器
の上に置いた深さ5mmの金型に流し込み、電熱器の電
流を調整して融液の冷却速度を調整し、融液の冷却途中
でフェライト粒子を析出させた。このような方法では、
後述する一旦ガラス化する場合に比べて、生成するフェ
ライト結晶は径1μm程度の比較的大きいものが得られ
易い。
策−1−表 24,1 24.2 19.3 29.0 19.3 24.1 26.5 21.6 24.1 21.6 41.8 16.5 25.9 25.8 20.7 31.0 20.7 25.9 28.5 23.4 25.9 23.4 21.3 18.5 50.0 50.0 60.0 37.0 57.0 47.0 40.0 50.0 45.0 50.0 16.9 60.0 しizo   3.0 Na2O3,0 門go   3.0 SrO5,0 Bz(h   5.0 Aj22O:+ 5.0 Ti(h   5.0 P2O320,0 Ta205 5.0 第3表の例13〜24の組成に相当するハツチを酸化物
、炭酸塩、水酸化物又はフッ化物の原料を用いて調製し
、これらを白金ルツボに入れ、電気炉中で130Q〜1
550″Cで2時間溶融した。次にこれらの融液を鉄板
上に流し出すか、回転しているローラーに挟んで急、冷
してガラスとした後、粉砕して325メツシユ(目開き
44μL11)以下の粒度の粉末とした。これらの粉末
を所定の形状に加圧成形した後、電気炉中で室温からフ
ェライト析出温度(約1000度)まで、5’C/mi
nの昇温速度で加熱し、目的温度でフェライトを析出さ
せ、その後電源を切った炉内で放冷した。ガラスを粉砕
することな(板状のまま加熱処理しても、同様の結果が
得られた。
以上のようにして3つの方法により得られたセラミック
ス発熱体は、何れも第1図に示すように強磁性フェライ
ト粒子が生体活性な無機質層によって包まれた構造を有
する。第1図中で・印は強磁性フェライI・粒子を示し
、その他は生体活性な無機固体の部分を示す。
このようにして得られたセラミックス発熱体を粉砕し、
その磁化特性を±100〜±5000eの種々の大きさ
の磁場下で、試料振動型磁力計(TOIEI製VSM−
3型)を用いて測定した。第3表例13の組成の発熱体
の磁化特性を第2図に示す。例14の組成の発熱体につ
いても同様の測定を行い、これらの結果から、100k
llzの種々の強度の磁場下における発熱量Pを式から
求め、第3図に示す結果が得られた。
P (W/g) = (f−flIdB ) xlO−
’ここで、fは周波数0fz)、Hは磁場の強さ、Bは
磁化の大きさ(emu/g)である。第3図から例13
の発熱体より例14の発熱体のほうが、低磁場で大きく
発熱をすることが判る。これは後者の発熱体がより低い
保磁力とより高い飽和磁化を示す為である。
第3表例13のセラミックス発熱体の350メンシユ(
44μm)以下の粒度の粒子2gを、40mmφ×11
0 mmの大きさの寒天の中央部に埋入し、これを内径
50mm、長さ240mmの空芯コイルの中央部に置き
、コイルに100kliz 、最大5kwの電流を流し
、発熱体の温度変化をその中心部に挿入した銅−コンス
タンクン熱電対により測定した。寒天は比熱、密度など
において体の組織に近似している。この実験によって、
1700eの磁場下で発熱体中心部の温度が約5分以内
に43°Cに達することが明かとなった。次に、上記発
熱体の粒子3gを、第4図に示す様に死んだ豚のを椎骨
の中央部に埋太し、その中心及び周辺部に熱電対を配置
して全体を寒天で包み、これを上記と同様にコイル内に
置いて、100kllz、最大5kwの電流を流して夫
々の場所の温度変化を測定した。第5図に3kw、15
00eの磁場下で第4図のa、匠 c、d、e位置で温
度変化を測定した結果を示す。第5図から、第4図の様
な方法によれば、骨の温度を癌細胞を死滅させるに必要
な温度41〜44°Cまで加温することが可能なことが
判る。
(発明の効果) 以上詳細に説明したところにから明らかな通り、本発明
の温熱治療用被誘導加熱体は、加温特性、骨と生体親和
性に優れ、骨腫瘍のような深部癌に特に有効であり、金
属のような有害なイオンを溶出することもなく、長期治
療や連続治療に効果的である。
本発明の広汎な清規と視野を逸脱することなく、本発明
の種々の変更と修整が可能なこと勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のセラミックス発熱体の構造を示す模式
図、 第2図は本発明のセラミックス発熱体の加熱原理を示す
磁化曲線図、 第3図は本発明のセラミックス発熱体の二、三のものの
発熱曲線図、 第4図は昇温試験時のセラミックス発熱体の線図的配置
図、 第5図はその結果を示す特性線図である。 磁場10e 第1図 第2図 第4図 第5図 8今M(粥

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.生体活性な無機質層で包まれている強磁性を示すフ
    ェライト粒子であって、体内に埋入されたとき周囲の組
    織と極めて優れた親和性を示し、しかも交流磁場下で効
    率の高い磁気誘導発熱を示すことを特徴とする温熱療法
    用セラミックス発熱体。
  2. 2.マグネタイト(Fe_3O_4)、リチウムフェラ
    イト(LiFe_5O_8)、マグネシウムフェライト
    (MgFe_2O_4)などの強磁性を示すフェライト
    粒子20〜90重量%と、水酸アパタイト(Ca_1_
    8(PO_4)_6(OH)_2)、β−3CaO・P
    _2O_5などの生体活性を示す結晶粒子80〜10重
    量%から成る組成物を少なくとも90重量%以上含有す
    る混合粉末を焼結することを特徴とする温熱療法用セラ
    ミックス発熱体の製造方法。
  3. 3.マグネタイト(Fe_3O_4)、リチウムフェラ
    イト(LiFe_5O_8)、マグネウシムフェライト
    (MgFe_2O_4)などの強磁性を示すフェライト
    粒子20〜90重量%と、生体活性を示すガラス及び/
    又は結晶化ガラス粒子80〜10重量%とから成る組成
    物を少なくとも90重量%以上含有し、前記の生体活性
    を示すガラス及び/又は結晶化ガラスは10〜50重量
    %のNa_2O及びCaOと90〜50重量%のSiO
    _2及びP_2O_5とから成る組成物を少なくとも9
    0重量%以上含有する混合物質粉末を焼結することを特
    徴とする温熱療法用セラミックス発熱体の製造方法。
  4. 4.CaO10〜60重量%と、SiO_25〜50重
    量%と、Fe_2O_310〜80重量%と、P_2O
    _50〜30重量%とにより少なくとも90%重量%以
    上が構成される組成の融液を冷却し、冷却の過程でフェ
    ライト粒子を析出させるか、又は一旦ガラスにした後再
    び加熱処理してフェライト粒子を析出させることを特徴
    とする温熱療法用セラミックス発熱体の製造方法。
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