KR100810606B1 - 생물학적 조직 내에서 자성체, 자화가능 물질 또는덩어리를 가열하는 자기장 어플리케이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생물학적 조직 내에서 자성체 또는 자화가능 물질 또는 덩어리를 가열하는 자기장 어플리케이터에 관한 것으로, 자석요크(2,25), 서로 마주보며, 상기 자석요크(2,25)상의 노출범위(12)내의 간극에 의해 서로 이격되는 두 개의 자극편(7,8) 및 교번자기장을 생성하도록 이 두 개의 자극편(7,8) 각각에 할당된 두 개의 자기코일(9,10)을 구비한다. 본 발명에 따르면, 자석요크(2,25) 및 자극편(7,8)은 함께 장착된 아철산염 건축용블록(16,22)으로 구성되며, 자기코일(9,10)은 하나 또는 수 개의 나선상 연장 권선을 구비하며, 그 권선 각각이 서로 마주보며, 사이에 낀 주변 자기코일/자극편 간극(a)을 가진 자극편 단부를 둘러싼다. 이러한 식으로 온열요법의 관리를 위해서 뿐만 아니라 열적절제 절차 및 다른 의료 적용을 위한 바람직한 기능을 하는 자기장 어플리케이터를 구현한다.

Description

생물학적 조직 내에서 자성체, 자화가능 물질 또는 덩어리를 가열하는 자기장 어플리케이터{MAGNETIC FIELD APPLICATOR TO HEAT MAGNETIC OR MAGNETIZABLE SUBSTANCES OR SOLIDS IN BIOLOGICAL TISSUE}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 생물학적 조직 내에서 자성체 또는 자화가능 물질 또는 덩어리(solid)를 가열하기 위한 자기장 어플리케이터(magnetic field applicator)에 관한 것이다.

악성종양은 일반적으로 외과적 적출, 화학요법, 방사선요법 또는 이러한 요법들을 조합하는 공지의 방법으로 치료되고 있는데, 이러한 치료법들은 각각 몇 가지 한계를 갖고 있다. 특히, 전이(轉移)가 상당히 진행된 단계에서 악성종양이 인체의 치명적인 부위에 근접하여 있거나 악성종양이 일정치 않은 위치로 확산되어 성장하는 경우에, 악성종양의 외과적 적출은 불가능하거나 치료를 위한 최소한의 기회를 제공하는 것에 불과하다. 이러한 이유로 외과적 치료는 일반적으로 방사선요법 및 화학요법과 병행되어진다. 방사선 요법은 영상-처리 방법에 의한 악성종양의 위치측정 만큼이나 정확하며, 건강한 조직의 회피나 보호성이 가장 좋다. 이와 반대로 화학요법은 몸 전체에 작용하게 된다. 이러한 경우 화학요법의 특성상 골수에 끼치는 독성이나 결핍은 필연적이다. 선행기술에서 바람직하지 못한 부작용은 그러므로 이러한 모든 치료법과 함께 수반되어지며, 그 결과 건강한 조직에 손상을 주게 된다.

다른 양상으로서 온열요법(hyperthermia)은 지난 수 년 동안 매우 중요하게 인식되어 왔는데, 41℃ 이상의 온도까지 악성종양 조직을 가열시킴으로 국부적인 억제와 일정 범위에서의 생존성을 수술, 방사선요법 및 화학요법과의 병행으로 향상시킬 수 있다는 치료의 성과를 얻어왔다. 41∼46℃ 범위의 온도에서 신체의 도움과 함께, 악성종양 조직은 제어되어 다소 느린 속도로 감소하게 된다. 이러한 방법을 온열요법(hyperthermia)이라 부른다. 그러나 한편으로는 47℃ 이상의 온도에서는 회저(懷疽,necrosis), 응고(凝固, coagulation) 또는 탄화(carbonization)의 형태로 온도에 따라 세포의 급격한 파괴가 일어나며, 이러한 방법을 열적절제(thermo-ablation)라 부른다. 선행기술에 따른 온열요법 시스템은 단지 상기 언급된 온열요법 또는 열적절제에 적합한 정도이다.

온열요법이 갖는 일반적인 문제점은 선행기술로는 정밀하게 국부에 집중시키지 못하고, 온열로써 신체의 목표 부위를 대체로 균일하게 가열시키는 것이 거의 불가능하다는 것이다. 종양 내의 어떤 생리적인 상태(예를 들어, 산소결핍, 저수소이온 지수(pH))하에서, 종양이 있는 세포는 온열요법에 민감하지만 이것은 드문 경우에만 적용이 가능하다. 온열요법 자체만으로는 일반 세포보다 악성종양세포에 더 효과적이지 못하기 때문에, 치료제에 의해 지시되는 부위(반드시 악성종양으로 한계를 지을 필요는 없다)에 가열을 제한하는 것이 특히 중요하다. 그러나, 선행기술에서는 실현되지 않았다.

선행기술에 따른 전기장으로 제어되는 시스템은 안테나, 안테나 형상물 또는 안테나 배열로부터 일반적으로 메가헤르츠(MHz)범위대의 전자기파를 방사하는데 사용되고, 또한 국부적인 온열요법에 이용되었다. 이것을 위하여 각각의 전기장 어플리케이터의 전기장은 소위 간질(間質)성 온열요법을 위해 사용되며, 또는 안테나 배열의 간섭은 심부(深部)의 온열요법에 사용된다. 이러한 모든 전기장으로 제어되는 시스템들의 일반적 문제점은 전기장의 조절이 값비싼 전력소모로만 얻어질 수 있으며, 적절한 목표조직의 전기전도율에 따라 온열이 발생된다는 것이다. 이것은 본래 매우 이질적이어서, 균질의 방사가 있다하여도 불균일한 전기장의 가열이 일어난다. 특히 매우 다른 전기전도율을 갖는 신체부위의 천이점(transition point)에서는 과도한 전력, 소위 "열점"이 그러한 이유로 발생되며, 이것은 환자에게 고통을 유발하고 화상을 초래할 수도 있다. 그러므로 일반적으로 환자의 요구에 의해서 전체 방사전력이 감소되어졌고, 따라서 목표 부위에서는 악성종양이 있는 세포에 치명적인 손상을 줄 수 있는 온도(41-42℃)까지 이르지 못하게 되어 이러한 치료는 성공할 수 없게 되었다. 또한, 이중극 배열(dipole arrays)의 간섭으로 인해, 제 2 전기장의 최대치가 단지 신체의 더 깊은 곳에서 발생하는 것이 가능하다는 것뿐이다. 물리적인 이유 때문에, 가장 큰 전력 소모는 항상 예를 들어 반지름이 가장 크게되는 신체의 표면에서 발생한다. 또한, 온열요법하에서 정상세포만큼이나 악성종양세포에서도 혈액의 흐름이 자주 바뀌며, 이러한 변화는 전기장 조절 가능성이 매우 희박해서 외부에서 전기장으로 제어되는 시스템으로는 보상시키는 것이 불가능하다.

선행기술에 따른 다른 방법은 초음파가 있으며, 바람직하게는 열적절제(thermo-ablation)와 간질성의 극초단파 어플리케이터(interstitial microwave applicator)가 있다. 후자는 주파수 때문에 침투깊이가 낮으며, 따라서 간질성의 안테나 형태로만 사용될 수 있다. 또한, 전신 온열요법을 위한 적외선 방법은 체액(body fluids)을 가열하는 엑스트라-코퍼럴 시스템(extra-corporeal system)만큼이나 자주 이용된다.

게다가, 전립선암 치료를 위한 온열요법은 미국특허 제 5,197,940호에서 악성종양 부위에 이식된 "써모시드(thermoseed)"로 알려져 있으며, 이것은 자성체, 특히 강자성체 또는 자화(磁化)가능 물질로 이루어지거나 그러한 물질을 함유하는 물질을 포함한다. 이 써모시드는 일반적으로 수 cm의 크기를 가지며, 수 mm의 지름을 갖는다. 그러한 써모시드를 외과적으로 이식하는 데는 엄청난 비용이 필요하다는 것은 당연하다. 치료를 위해 환자의 체외에서 교번 자기장을 써모시드에 쬐게 되면, 써모시드 내의 열이 공지의 히스테리시스 효과에 의한 온열요법(hyperthermia)의 형태로 발생된다.

이러한 시드는 "열원(hot source)" 원리에 따라 가열되어진다. 예를 들어 시드가 가열되어지는 동안, 시드 주위의 온도는 가속되어 떨어지게 된다. 임상적용시에는 시드들 사이의 거리는 1cm 이하일 것이다. 만일 시드들 사이의 거리가 더 크거나 불균일한 경우에는, 치료의 성공을 저해하는 용량이하의 열(thermal under-dosing)이 발생된다. 특히 큰 종양의 경우, 써모시드의 빽빽한 이식이 필요하게 되어 이러한 방법이 외과수술로는 매우 비싸지며 환자에게는 많은 스트레스를 주게 된다. 좁은 거리는 접어두고, 시드는 최적의 전력 소모를 위해 교번 자기장에 평행하도록 방향을 맞춰야한다. 소위 자가조절 써모시드(self-regulation thermoseed)는 퀴리온도(Curie temperature)에 도달할 때 아철산염(ferrite)이 비자화(非磁化)상태로 바뀌어 더 이상의 전력 소모가 일어나지 않도록 함으로써 과열되는 것을 막는다.

진동회로의 자석코일은 여기서는 교번자기장을 위한 자기장 어플리케이터로서 사용되며, 써모시드가 이식된 환자의 신체부위가 진동회로의 축에 놓일 수 있다. 실제로는 에어코일(air coil)은 치료하는 동안 비자화(非磁化) 지지대 상에 앉아있는 환자의 중앙부에 사용된다.

써모시드로 하는 온열요법은 매우 작은 크기의 악성종양에 시술하는 한계성 뿐만 아니라 높은 수술비용, 어려운 수술방법과 부정확한 방향지정 또는 시드의 위치변화에 따른 위험성과 뒤따른 용량이하의 열 등의 단점이 있다.

악성종양 치료를 위한 또 다른 공지된 온열요법(WO 97/43005)에는 혈액을 통해 악성종양 부위에 접근하는 자화 마이크로캡슐이 제안되고 있다. 이 방법에서 자화가능 성분의 외과이식은 이식한 후 환자가 부가적으로 받게될 스트레스의 위험이 존재하기 때문에 다른 치료를 하는 사이에서는 피해야만 하며, 종양을 잘랐을 때 악성종양 세포가 건강한 세포로 전염될 가능성이 있다. 선형교번자기장은 10kHz - 500kHz의 범위의 주파수에서 사용된다. 마이크로캡슐은 높은 자화가능 물질과 함께 자주 사용되기 때문에, 자기장 노출을 위해 필요한 교번자기장의 세기는 전기에너지공급 뿐만 아니라 필요한 냉각시스템 기계기구와 관련하여 조절이 가능하다. 그러나 실제적인 기계기구는 지시되지 않았다.

매우 유사하게, 공지의 10kHz이상 범위의 주파수를 가지는 공지의 온열요법처리(EP 093 167 A2)는 회전하는 자기장이 사용된다. 여기에서 이용되는 회전 교번자기장을 생성하기 위해서, 이 타입의 자기장 어플리케이터를 개략적으로 도시했다. 이 자기장 어플리케이터는 서로 교차하며, 노출용적의 간격을 두고 서로 이격되는 두 쌍의 자극편 및 이들 자극편에 할당된 두 쌍의 자기코일을 가지는 자석요크(magnetic yoke)를 구비한다. 실제에 있어서, 직사각형 자석요크가 도시되므로, 자극은 각 요크 브랜치(branch)의 중심으로부터 시작하는 직사각형의 중앙에 정열되어 거기에서 자기장 노출부위를 형성한다. 원통형코일이 자극편 상에 장착되고 서로 마주보면서 관련 콘덴서 배열에 접속되어 발진회로를 형성한다.

상기 설명된 온열요법을 실행하기 위한 자기장 어플리케이터의 도식적 설명은 병원에서 사용 가능한 적절한 수술비용, 최소의 필요공간과 적은 자기장 누출과 최적의 치료 효과를 갖는 제품을 목적으로 하는 실제적인 산업상 해결방법을 찾는 실험적 단계를 넘어서지는 못하고 있다.

그러므로 본 발명의 목적은 병원 및 타 산업분야에 이용을 위하여 상기 필요조건을 만족하며, 생체 조직 내에서 자성체, 자화가능 물질 또는 덩어리를 가열하기 위한 자기장 어플리케이터를 제공하기 위한 것이다.

이 목적은 청구범위 제1항의 특징으로 달성된다.

청구범위 제1항에 따르면, 자석요크와 자극편이, 함께 장착된 조립된 아철산 염 건축용블록(building block)을 형성한다. 자기코일은 적어도 하나의 나선형 연장 권선을 가지는데, 그 각각은 한 자극편에 할당되며, 중간의 인접하는 자기코일 자극편 간극을 가지는 관련 자극편 단부를 구비한다.

약 50 - 100kHz의 교번고주파와 함께 아철산염 건축용블록을 사용함으로써 자기장에 노출된 용적을 바람직하게 제한할 수 있으므로, 같은 공기용적을 갖는 에너지의 단지 약 1/2000이 아철산염 용적으로 이동한다. 이러한 중요한 잇점은 아철산염 건축용블록이 손실되어, 치료부위에서 자기흐름밀도가 배가(倍加)됨으로써 5 - 6 배 정도의 손실을 초래할 수 있다는 사실을 수반한다. 따라서 자기흐름밀도를 낮게 유지하기 위하여, 특히 바람직하지 못한 자기흐름밀도의 증가를 방지하거나 적어도 이것들을 상당히 줄이기 위한 적절한 량을 이하에 설명한다.

아철산염은 적당한 비용으로 특히, 여기서 사용된 자석요크의 포괄적인 형태가 아니라 어떤 바람직한 형태를 만들어낼 수 있는 세라믹 같은 건축용블록이다. 이 때문에 본 발명은 자석요크를 아철산염 건축용블록으로 구성함으로써, 가급적 균일해야 하는 혈액의 흐름이 천이점에서 장애가 일어날 수도 있다는 것을 제안한다. 이러한 문제를 처리하기 위한 바람직한 해결방안은 이하에 설명한다.

본 발명에 따른 자기장 어플리케이터는 열적절제 방법만큼이나 온열요법 치료를 하는 데에 매우 적합하다. 더욱이 본 발명에 따른 자기장 어플리케이터는 악성종양 치료법 중에서 다른 방법보다 의학적 목적으로 다른 물체 또는 덩어리를 데우는 데 적합하다. 악성종양 치료법 중에는, 열-유도 이식, 스턴트 재생(stent regeneration), 이식 또는 스턴트 표면활성화(stent surface activation), 대비매 체의 분포 또는 초-상자성체 대비매체에서 발생되는 교번자기장의 자극을 통하여 개선을 목적으로 악성종양에 의해 영향을 받지않는 염증있는 신체부위의 가열, 물질의 신진대사 과정과 내분비 과정을 유발시킬 뿐만 아니라 자성 운반자의 원조를 받는 유전자 전달기관(magnet-carrier-assisted gene transfer systems), 라이건스(ligands), 수용기관(receptors), 유전자(transmitter), 기타 신호분자들의 자극을 통한 분자-생물학적, 세포-생물학적 및 발달-생리학적 방법의 동원(mobilization)처럼 모두 열과 관련된 의학적 응용법들이다.

본 발명의 청구범위 제2항에 따른 실제 실시예에 있어서, 자기코일은 와전류손(eddy current loss)을 가능한 한 최소화하도록 나선형으로 연장하며, 동사 스트랜드 와이어(spun copper-strand wire)로 된 하나 이상의 권선을 가져야한다.

특히 장점이 있는 청구범위 제3항에 따른 실시예에 있어서, 자극편은 위쪽으로부터 알 수 있듯이 원통형 또는 원형으로 만들어져서 이들은 노출용적의 간극 거리를 두고 서로를 향하는 자극원 면에 나란하게 대향하고 있다. 따라서, 자기코일은 원형 링 형태로 만들어진다. 이는 공간적인 모서리 또는 가장자리에서는 달리 증가되는 열의 감소에 수반한 자기흐름을 고르게 한다.

에너지 및 자기흐름과 관련한 특히 바람직한 조건이 청구범위 제4항에서 파생되는데, 이 경우 디스크형 자기코일은 특히 할당된 자극편 표면의 동일 평편 구성에 있어서, 가능한 한 노출용적의 간극에 가깝게 위치하는데, 자극/자극편 간극이 대략 자극편 직경의 1/10배(0.07 내지 0.1배)이며, 대응의 자극편 표면의 주변 가장자리를 둥그렇게 한 경우 최적의 효과가 얻어진다. 이러한 식으로 자기흐름밀도 과다에 의한 손상이 상당히 감소된다.

청구범위 제5항에 의하면, 자극편 직경은 상기 노출용적의 간극의 폭보다 상당히 커야한다. 이에 의해 자극편 외부의 또는 자기장에 노출된 범위의 누설자기장이 감소하여, 아철산염 건축용블록내의 자기흐름밀도와 아철산염 재료내에서의 손실이 비교적 저 레벨로 유지될 수 있다. 상당히 작은 단면적의 자극편이 사용되면, 이러한 아철산염 건축용블록내의 손실이 불균형하게 높아진다.

청구범위 제6항에 따르면, 자석요크는 균일 천이를 이루도록 지면에 나란한 표면을 가지는 정사각형의 아철산염 건축용블록으로 이루어져서 외부의 소결층이 제거될 수 있다. 따라서 둥근 자극편이 케이크 조각 같은 쐐기형상 아철산염 건축용블록으로 이루어지는데 이 경우, 상기 블록의 인접면 또한 지면에 나란하다.

와전류손을 저감시키기 위하여, 청구범위 제7항은 절단석 형상 아철산염 건축용블록이 열로 정렬하며, 각각이 서로 격리 냉각 간극을 가지고 이격한 아철산염 판으로 이루어지는 것을 제안한다. 장착상태에서는, 이들 아철산염판은 자기 흐름을 따라 정렬한다. 아철산염 판으로부터 한 조각의 아철산염 건축용블록을 생성하기 위해서, 이 아철산염 판은 플라스틱 분리기에 의해 청구범위 제8항에 따라 서로 이격하며, 이 분리기를 통해 서로 접한다.

유사하게, 청구범위 제9항에 따른 자극편을 형성하도록 쐐기형상 아철산염건축용블록이 생성되어 관형 중심공이 개방상태로 유지되어 이를 통해 공기가 도입될 수 있다. 아철산염판을 접착하기 위해, 온도 저항성 2 부품 접착제가 바람직하게 이용된다.

아철산염 판 사이의 간극은 냉각 공기가 이 간극을 통해 들어오므로, 냉각뿐만 아니라 전기적 절연을 위한 작용을 한다. 아철산염의 저전도율에도 불구하고, 비교적 큰 와전류손이 생성되며, 이것이 생성하는 열이 제거되어야 하므로, 냉각은 필요하다. 액체 냉각이 보다 효과적이지만, 절연이 필요하므로 실행될 수 없다. 기름 냉각은 위험한데, 이는 기름의 가연성 때문이며, 동등의 비가연성 액체는 일반적으로 독소를 함유한다. 일반적으로 말하면, 특히 다른 기술적 어려움과 더한 이동성 요크의 밀도 문제는 액체냉각이 이용되는 경우, 고비용으로 해결될 수밖에 없다.

청구범위 제10항에 따른 바람직한 실시예에 있어서, 자석요크는 적어도 하나의 수직요크와 두 개의 접속된 수평요크로 구성되므로, 서로 대향하는 자극편이 수평요크에 접속된다. 적어도 하나의 요크는 노출영적에 있어서 간극의 폭을 변경하도록 다른 요크와 관련하여 조정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 자기장에 노출된 범위는 전체적인 바람직한 조건을 만들도록 가능한 한 낮게 유지되어야 한다. 이는, 이동성 수평요크를 가지는 설계에 있어서, 예를 들어 상기 노출용적의 간극 내에 환자를 용이하게 위치시키도록 자극편 거리를 적어도 하나의 수평요크를 이동시킴으로써 확장하고, 이어서 자기장에 노출을 위해 가능한 한 많이 다시 한번 감소시킴으로써 행해진다.

한편, 전술한 바와 같이, 자기흐름은 제조 프로세스에서 생성된 대략 0.1 내지 0.2 mm의 자기적으로 불활성인 소결층이 제거되는 방식으로 상기 천이점에서 제어된다. 아철산염의 고침투성으로 인해, 최소의 불균형이 영향을 미쳐서 실시한 에 어간극에 의한 흐름제어가 청구범위 제11항에 따라 바람직하게 되는데, 이는 특히, 이동성 수평요크와 인접의 수직요크 사이의 천이점에서 및/또는 수평요크와 상기 자극편사이의 천이점에서 2 내지 3mm의 에어간극을 실시한 경우에 바람직하다. 이러한 비교적 넓은 에어간극 부근에, 제조비용을 저감시키도록 조건에 따라 아철산염 건축용블록 내에 소결층을 둘 수 있다.

원칙적으로, 상기한 자석요크는 C-아크형태로 만들어질 수 있는데, C 개구의 면적은 자극편에 의해 형성된 노출용적내의 간극을 나타낸다. 이 경우, 자극편, 자기코일 그리고 노출용적에서의 전체 간극에 대한 양호한 접근성이 바람직하다. 그러나, C 아크와 자속의 폐쇄뿐만 아니라 모서리에서의 편향문제를 위한 상이한 길이의 흐름통로 때문에 큰 누설자기장이 발생한다.

한편, 상기한 자석요크는 M형태로 만들 수도 있는데, 이 요크는 3 다리의 구성, 서로 동일한 거리의 두 개의 나란한 수직요크 , 그 사이에 접속된 두 개의 수직요크 을 가지며, 이 요크상에는 서로 대향하는 자극편이 중심영역의 자기코일과 함께 설치된다. 자기코일과 관련된 하나의 수평요크은 노출용적에 있어서, 간극의 폭을 조정하기 위해 다른 수평요크에 대해 조정가능한 부품이 되도록 설계된다. 자속의 폐쇄는 동일 기하를 가지는 동일 길이의 두 개의 통로로 양측편에서 바람직하게 세분된다. C 자석요크와 관련한 적어도 하나의 수평요크의 상대적 천이를 위한 기술적 특징은 수평요크가 한쪽의 지지체로서 이용될 수 있으므로, 용이하게 실시된다.

청구범위 제14항에 따르면, 낮은 수평요크 및 자기코일을 가지는 관련 자극편으로 구성된 부품이 고정적으로 부착된다. 환자지지체와, 플라스틱 재료로 이루어진 운반차 디스플레이를 구비한 환자운반차가 예를 들어 이 고정 자극편상에 부착될 수 있어서, 환자는 노출용적의 간극 폭의 조정동안 더 이상 이동할 필요가 없다. 관련 자극편과 자기코일을 가지는 상부의 수평요크의 두 개의 수직 요크로 구성된 입구는 노출용적의 간극 폭의 조정을 위해 수직 변위장치에 의해 상기 고정 자극편에 대해 이동할 수 있다.

수직 변위장치는 청구범위 제15항에 따른 간단한 선형 구동장치 형태로 될 수 있어서 수직 자석요크에 바람직하게 접근할 수 있다. 예를 들어, 자기 금지구동장치가 사용될 수 있어서, 비교적 용이하고 또한 상기 변위장치에서의 에러로 인해 환자를 위험에 빠뜨리는 위험 없이 전체 장치가 이용될 수 있다.

청구범위 제16항에 따른 바람직한 실시예에 있어서, 자석요크는 냉각공기가 공급 및 가이드될 수 있는 지지체구조로 유지될 수 있으므로, 상기 냉각공기가 아철산염 부품의 에어간극을 통해 흘러서 열을 제거한다.

청구범위 제17항에 따르면, 조건 및 특정 필요물에 따라 노출용적의 간극 및 자기장에 노출된 범위가 자기장범위설정코일 및/또는 칸막이 벽에 의해 수평으로 범위가 정해질 수 있다.

원칙적으로, 자기장 어플리케이터가 적합한 목적을 위해 통합된 자기 및/또는 자화가능 물질을 이용하면서 자기장을 받을 모든 종류의 조직, 신체, 물체 및 덩어리에 대한 정밀하게 국부화되고 접촉이 작은 온열요법에 이용될 수 있지만, 청구범위 제18항에 따르면, 자기장 어플리케이터의 바람직한 적용은 의학 영역에 있 으며, 특히 암치료에 있으므로 자화가능 나노분자(nano-particle)를 가지는 자화가능 액체가 상기 물질로서 바람직하게 이용된다. 종양부위는 41℃이상의 온도 값으로 이 방법에 의해 국부적으로 가열되어야한다.

청구범위 제19항에 따르면, 대략 10 내지 15kA와 대략 50 내지 100kHz의 주파수의 자기력을 가지는 교번자기장이 상기 목적을 위해 이용된다. 그러면 위에 청구한 자기장 어플리케이터와 결합하여 종양치료를 위해 필요한 온도에 도달한다. 자기장 어플리케이터의 써모시드 응용에 있어서, 1 내지 2 kA/m 로 충분하다. 주어진 상황에 따라 20 내지 500 kHz의 넓은 범위의 주파수가 적합할 수 있다.

본 발명을 도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 자기장 어플리케이터의 개략 단면도이며,

도 2는 도 1의 자기장 어플리케이터의 개략 평면도이며,

도 3은 도 1의 자기장 어플리케이터의 개략 측면도이며,

도 4는 쐐기형상 아철산염 건축용블록을 가지는 자극편에 대한 평면도이며,

도 5는 도 4의 자극편의 측면도이며,

도 6은 절단석 형상 아철산염 건축용블록의 구조를 확대도시한 개략 사시도이며,

도 7은 수직요크과 수평요크사이의 천이영역을 확대 표시한 개략도이며,

도 8은 자극편 면과 동일 평면의 평평한 자기코일의 측면도이며,

도 9는 C 아크형태의 교번자기장 조사기의 개략도이다.

도1은 온열요법을 위한 자기장 어플리케이터를 도시하는데, 자성체 또는 자화가능 물질 또는 덩어리가 도입될 수 있으며, 자기장이 제공될 수 있는 신체가 위치하여 방사를 받는다. 액체 즉 자기 나노분자와 함께 액체가 넣어진 신체의 종양부위가 자기장을 받기 위한 신체로서 특히 적합하며, 이 종양부위는 바람직하게 대략 41℃이상의 온도 값으로 가열될 수 있다.

자기장 어플리케이터(1)는 3개의 다리를 갖는 M자형태로 설계된 자석요크(2)로 이루어져, 사이가 연결되어 있는 두 개의 수평요크(5,6)와 서로 일정거리를 두고 떨어진 두 개의 평행한 수직요크(3,4)를 갖는다.

하부 수평요크(6)와 이와 연결되어 하부 자기코일을 갖는 하부 자극편(8)으로 이루어진 고정부는 고정 설치된다. 상대적으로, 두 개의 수직요크(3,4)와, 자기코일을 갖는 관련된 상부 자극편(7)이 장착된 상부 수평요크(9)로 이루어진 입구는 노출용적(12)에서 간극의 폭을 자리잡기 위해 여기서 개략적으로 보이고 있는 자가-억제 스핀들 구동장치(11)로 조절이 가능하다.

또한, 도 1에서 보는 바와 같이, 노출용적(12)의 간극은 슬립공간(13, slip-in space)을 경계짓는 칸막이벽(14,15)에 의해서 경계가 정해질 수 있다. 칸막이벽(14,15)은 이 경우에 서로 비례하여 수직으로 조절된다.

또한, 도 8에서 보는 바와 같이, 자기코일(9,10)은 중앙에 끼어 넣어지고 둘레의 자기코일/자극편 간극(a)을 갖는 자극편 단부로 이루어지는 것을 도시하고 있다. 자극편(7,8) 중 하나의 평면도를 보이는 도 4에서 특히 볼 수 있는 것과 같이, 자극편(7,8)은 원형으로 설계된다. 자기코일/자극편 간극(a)은 자극편 직경(d)의 0.07 - 0.1배의 크기범위를 가지며, 자기코일은 자극편의 단부면과 대략 동일높이의 평면을 갖고, 둘레의 가장자리는 자극편의 단부면에서 둥글게 된다.

또한, 노출용적(12)의 간극의 크기는 누설자기장의 감소를 위해 자극편 직경(d)의 함수로 설계된다. 따라서 자극편 지름(d)은 누설자기장을 막기 위해 바람직한 실시예에서 노출용적(12)의 간극보다 크게 한다.

자석요크(2)의 측면도와 평면도를 비교하여 보여주는 도 2와 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 자석요크(2)는 절단석 형상의 아철산염 건축용 블록(16)으로 이루어져 있으며, 그것의 표면은 소결층이 없으며 지면에 나란하다. 도 6에서 보이는 바와 같이, 이러한 절단석 형상의 아철산염 건축용 블록(16)은 번갈아 가며 한 줄로 위치되며, 자기흐름(17)의 방향 감지에 있어서 자석요크(2)내에 정렬된 아철산염판(18)으로 이루어진다.

이러한 아철산염판(18)은 절연/냉각 간극(19)에 의해 자기흐름(17)의 방향에 수직하도록 서로 분리된다. 측면에서 플라스틱 분리기(20)는 이 절연/냉각 간극(19)에 삽입되어, 아철산염판(18)이 상기 플라스틱 분리기(20)를 통해 요크로 쓰이는 절단석 형상의 아철산염 건축용 블록(16)에 접합된다. 냉각 공기는 도 6에서 화살표(21)로 개략 도시한 바와 같이, 자석요크(2)를 냉각시키도록 절연/냉각 간극(9)을 통해 이송될 수 있다.

도 4 및 도 5에 있어서, 둥근 자극편(7,8)은 위로부터 볼 때 쐐기형상의 아철산염 건축용 블록(22)으로 이루어지며 그 표면이 또한 소결층을 갖지 않으며, 지면에 나란하다. 또한, 쐐기형상의 아철산염 건축용 블록(22) 사이에는 상기 플라스틱 분리기(20)가 삽입되어 개략적으로 단순 도시한 절연/냉각 간극(23)을 형성하며, 인접한 아철산염 건축용 블록(22)이 이들 플라스틱 분리기(20)를 통해 서로 접합된다. 상기 플라스틱 분리기(20)는 도 4 및 도 5의 개략도에서는 생략했다.

또한, 도 4와 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 자극편(7,8)은 축방향, 관형 개구(24)를 가지며, 이 관형 개구(24)를 통해 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 자기장 어플리케이터(1)에 냉각공기를 유입시킬 수 있다.

도 7은 절단석 형상의 건축용 블록(16)은 매우 좁은 접촉간극(S₂)을 두고 자기흐름방향(17)을 따라 서로 인접한 것을 보이고 있다. 또한 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 특히 강제-에어간극(S₁)은 하부 수평요크(6)에 관련하여 조정가능한 수직요크(3,4) 사이의 천이점 뿐만 아니라, 수평요크(5,6)와 자극편(7,8) 사이의 천이점에 제공되어 자기흐름의 바람직한 제어를 제공한다. 상기 강제-에어간극(S₁)은 예를들어, 2 - 3 mm의 간극 폭을 가지며, 접촉간극(S₂)과 비교할 때 매우 크다.

콘덴서(도시없음)에 연결된 자기코일(9,10)에 의해 발생되는 자기장이 진동회로에 공급되어 에너지가 이 회로의 공진주파수에서 아이들전력(idle power)으로서 발진한다. 자기력은 1 - 20 kA/m의 범위에 있는 것이 바람직하며, 주파수는 20 - 500 kHz의 범위에 있는 것이 바람직하다. 자기장 어플리케이터의 써모시드 이용을 위해서는, 1 - 2 kA/m로 충분하며, 자기 유동체에 적용을 위해서는 높은 자계력이 필요하다.

마지막으로 도 9는 C 아크 형태의 자석요크(25)의 다른 실시예를 도시한다. 이 C 아크는 수직요크(36) 및 상부 수평요크(27) 뿐만 아니라 수평요크(28)를 구비한다. 외형을 제외하고, 자석요크(25)는 기본적으로 자석요크(2)와 같은 부품을 갖고 구성되므로 같은 부분에 대해서는 같은 도면부호를 부여한다. 따라서, 수직요크(26), 상부 수평요크(27) 및 하부 수평요크(28)가 아철산염 건축용 블록(16)으로 구성되며, 자석요크(25)는 그 각각에 할당된 자기코일(9,10)을 가진 자극편(7,8)을 구비한다. 상기 형태의 C 아크는 양호한 접근성의 장점이 있지만, 큰 누설자기장이 생성되는 단점이 있다.

본 발명은 온열효과를 발생시켜 열적절제 방법과 다른 의학적 응용을 수행하기 위한 고도의 자기장 어플리케이터(1)를 제공하여 특히 악성종양 치료 등의 의학 분야에 적용할 수 있다.

Claims (19)

1. 노출용적(12)의 간극에 의해 격리되고 서로 대향하는 직경(d)을 갖는 두 자극편(7, 8)을 갖춘 자석요크(2, 25)가 함께 장착된 아철산염 건축용 블록으로 이루어지고 각각이 하나의 자극편에 할당되어 교번자기장을 생성하는 두 개의 자기코일(9, 10)을 구비한 생물학적 조직 내에서 자성체 또는 자화가능 물질 또는 덩어리를 가열하는 자기장 어플리케이터에 있어서,

   상기 자기코일(9,10)이 나선형으로 연장되어 각각이 하나의 자극편에 할당된 적어도 하나의 권선을 가지는 디스크 코일이며, 각각의 자극편 단부가 그들 사이에 주변 자기코일/자극편 간극(a)을 갖는 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 자극편(7, 8)이 위에서 보아 원형 형상이며, 노출용적(12) 내의 간극의 일정 거리에서 서로 대향하는 자극편 면을 가지고 서로 대향하며, 자기코일(9, 10)이 원형 링형태로 만들어진 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.
4. 제 1항에 있어서, 상기 자기코일/자극편 간극(a) 크기는 상기 자극편 직경(d)의 0.07 내지 0.1 배의 범위에 있고, 상기 자극편(7, 8)은 상기 자극편 단부의 표면과 대략 동일평면에 있으며, 주위의 가장자리가 상기 자극편 단부면에서 둥글게 된 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.
5. 제 4항에 있어서, 상기 자극편 직경(d)은 노출용적(12) 내의 간극 이상인 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.
6. 제 1항에 있어서, 자석요크(2, 25)는 표면에 소결층을 갖지 않는 절단석 형상 건축용 블록(16)으로 구성되며, 지면에 나란하고, 상기 자극편(7, 8)은 위에서부터 보아 쐐기 형상으로 가공된 아철산염 건축용 블록(22)으로 구성된 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.
7. 제 6항에 있어서, 상기 절단석 형상 아철산염 건축용 블록(16)은 자기흐름방향에 따라 자석요크(2, 25) 내의 열에서 일렬로 되며, 절연/냉각 간극(19)에 의해 자기흐름에 수직으로 서로 이격된 아철산염판(18)으로 구성되고, 상기 간극을 통해 냉각 공기가 전달될 수 있으며, 상기 블록은 좁은 접촉간극(S₂)을 통해 자기흐름방향을 따라 서로 인접하는 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.
8. 제 7항에 있어서, 상기 절연/냉각 간극(19)에 측면으로 플라스틱 분리기(20)가 삽입되고, 상기 아철산염판(18)이 상기 플라스틱 분리기(20)를 통해 요크로 쓰이는 절단석 형상 건축용 블록(16)에 접합된 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.
9. 제 6항에 있어서, 절연/냉각 간극(23)을 형성하도록 쐐기 형상 아철산염 건축용 블록(22) 사이에 상기 플라스틱 분리기(20)가 삽입되어 인접의 아철산염 건축용 블록(22)이 상기 플라스틱 분리기(20)를 통해 자극편에 함께 결합되며, 관형 자극편(7, 8)을 형성하도록 축방향 관형개구(24)가 제공되며, 냉각간극이 상기 관형 개구(24)를 통해 흐름을 유발할 수 있는 냉각공기를 도입할 수 있는 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.
10. 제 1항에 있어서, 상기 자석요크(2, 25)는 적어도 하나의 수직요크(3, 4; 26) 및 그에 접속된 수평요크(5, 6; 27, 28)로 구성되며, 서로 대향하는 자극편(7, 8)은 수평요크(5, 6; 27, 28)에 접속되어 적어도 하나의 수평요크(6)가 다른 수평요크(5)에 대해 조정될 수 있어서 노출용적의 간극 폭을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.
11. 제 1항에 있어서, 2 내지 3mm의 간극 폭을 가지는 강제 에어간극(S₁)이 자석요크 건축용 블록 사이의 공차성 천이점, 특히 서로에 대해 조정가능한 수평요크(6)와 수직요크(3, 4)사이의 천이점 또는 수평요크(5, 6)와 자극편(7, 8) 사이의 천이점에서 자기흐름의 제어를 위해 제공되어 이 강제 에어간극(S₁)의 간극 폭이 접촉간극(S₂)에 비해 수평요크의 조정영역에서 매우 큰 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.
12. 삭제
13. 삭제
14. 제 11항에 있어서, 상기 수평요크(6)와 자기코일(10)을 갖는 관련된 자극편(8)으로 구성되는 고정부는 고정 설치되고, 두 개의 수직요크(3, 4)와, 자기코일(9)을 갖는 관련된 자극편(7)이 장착된 상부 수평요크(5)로 이루어진 입구는 노출용적에서 간극의 폭을 자리잡기 위해 수직조절장치로 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.
15. 제 14항에 있어서, 수직조정장치가 자가 억제 스핀들 구동장치(11)로 이루어진 하부로부터 수직요크(3, 4)를 이동시키는 적어도 하나의 모터로 제어되는 선형구동장치로 구성된 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.
16. 제 1항에 있어서, 상기 자석요크(2, 25)가 냉각 공기가 흐를 수 있는 지지조립체 내에 유지되는 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.
17. 제 1항에 있어서, 상기 노출용적(12) 내의 간극은 자기장 경계코일 또는 활주 공간의 범위를 설정하며, 상호간에 수직으로 조정할 수 있는 조정가능 칸막이(14, 15)에 의해 수직요크(3, 4)에 수평으로 범위가 설정되는 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.
18. 제 1항에 있어서, 자기장을 조사받는 생물학적 조직 내는 자성체 또는 자화가능 나노분자를 갖는 자기유체가 도입될 수 있는 환자의 종양부위이어서 이 종양조직이 41℃ 이상의 온도 값으로 국부적으로 가열되는 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.
19. 제 18항에 있어서, 10 내지 15 kA/m의 자기력과 50 내지 100 kHz의 주파수를 가지는 교번자기장이 사용되는 것을 특징으로 하는 자기장 어플리케이터.

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