ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料及びその製造方法
【課題】 発熱特性を向上させる。
【解決手段】 生体１０ａ内に留置して交流磁場で発熱させ患部１０ｂを焼灼する生体加熱材料として用いられ、ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルで粉砕して得られるＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１である。さらに、粉砕後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を不活性ガス中で焼成することによって、発熱特性が向上する。
【解決手段】 生体１０ａ内に留置して交流磁場で発熱させ患部１０ｂを焼灼する生体加熱材料として用いられ、ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルで粉砕して得られるＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１である。さらに、粉砕後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を不活性ガス中で焼成することによって、発熱特性が向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流磁場で発熱させるフェライト材料のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料に関し、特に癌治療などの焼灼療法で用いることができ、結晶子サイズを減少させることにより発熱特性を向上させたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法及びこの製造方法により得られたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、フェライト材料を生体内に留置し、留置した生体加熱材料のフェライト材料を交流磁場で加熱し、癌等を焼灼する治療方法が記載されている。この方法は、ラジオ波焼灼療法やマイクロ波凝固療法に比べ、広範な焼灼が可能であること、点在する癌等に対応できること、焼灼範囲を厳密に制御できること等の点で有利である。
【０００３】
フェライト材料の中でもＭｇＦｅ２Ｏ４は、非特許文献１〜３に記載されているように、交流磁場中で良好な発熱を有する。このＭｇＦｅ２Ｏ４は、生体適合性が良いと考えられるＭｇと３価のＦｅのみを含んでいるため、様々なフェライトの中では最も医療への応用が期待できる。
【０００４】
さらには、特許文献２では、ＭｇＦｅ２Ｏ４をビーズミルにより粉砕して、結晶子径が７ｎｍよりも小さいナノ微粒子にすると、発熱特性及び液中での分散性が向上することが記載されている。
【０００５】
フェライト材料の中でも、最も応用が期待されているのは、マグネタイト（ＦｅＦｅ２Ｏ４）である。非特許文献３〜４には、マグネタイトが交流磁場中で良好な発熱を示すことが記載されている。このマグネタイトに関しては、液中の化学的合成法により容易に微粒子化が可能であることが知られており、多くの研究者はこのマグネタイトを発熱材料として応用することを検討してきている。
【０００６】
しかしながら、化学的合成法では、作製できるマグネタイトの粒子径の範囲が限定されるため、最も優れた発熱能力を得ることは困難である。
【０００７】
また、このような生体加熱材料は、生体内に留置する量は少量であることが好ましい。生体内に留置する量を少量にするには、単位質量当たりの発熱特性がいっそう優れた生体加熱材料とする製造方法の開発が必要である。
【０００８】
さらに、カテーテルを用いて血流により腫瘍に生体加熱材料を到達させるためには、血管に詰まらないようにするため、微粒子化が必須であり、発熱特性の優れた微粒子材料が求められている。さらにまた、生体加熱材料としては、液中で凝集しにくい微粒子材料が望ましく、液中での分散性が優れているという点も重要となる。
【０００９】
一般的にフェライトは、ＡＢ２Ｏ４で表すことができる（Ａ及びＢはそれぞれ２価と３価の金属元素である）。非特許文献３〜４によれば、Ａ＝Ｆｅ２＋のマグネタイトＦｅＦｅ２Ｏ４について、化学的な手法を用いれば焼成することなく微粒子材料を作製することができ、非常に高い発熱特性をもつ材料を作製することができる。微粒子材料は、磁性体粒子（フェライト）のサイズが減少すると保磁力は磁性体粒子のサイズの減少とともに増加し、粒径が単磁区粒子サイズになると、個々の強磁性粒子が単磁区粒となり、保磁力が最大となる。従って、磁性体粒子は、最もヒステリシス損失が大きくなるため発熱特性が向上する。さらに磁性体粒子のサイズを減少させると、磁化反転が熱擾乱により起こりはじめて保磁力が減少し、最終的に保磁力、すなわちヒステリシス損失による発熱が発生しない超常磁性状態となる。従って、磁性体粒子の結晶子径を適度に減少させることは、発熱特性の優れた材料を得ることに繋がる。
【００１０】
しかしながら、ＦｅＦｅ２Ｏ４においては、化学的手法で作製した場合、結晶子径や粒子径を制御することは非常に困難である。ＦｅＦｅ２Ｏ４のサイズを小さくするためには、物理的に粉砕することが必要である。粉砕方法として一般的な手法であるボールミル等では、ナノレベルまで粉砕することは不可能であるため、これまでＦｅＦｅ２Ｏ４の物理的粉砕による微粒子粉体の発熱効果については報告されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−０８９７０４号公報
【特許文献２】特開２００９−１２０４５９号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Jpn.J.Appl.Phys., Vol.41(3), pp.1620-1620 (2002).
【非特許文献２】J. Mater. Sci., 40(1), pp.135-138 (2005).
【非特許文献３】Mat. Res. Bull., 40, pp.1126-1135 (2005).
【非特許文献４】J.Magn.Magn.Mater, Vol.268, pp.33-39 (2004).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、単位質量当たりの発熱特性が優れたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法及びこの製造方法よって得られたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した目的を達成する本発明に係るＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法は、生体内に留置して交流磁場で発熱させ患部を焼灼する生体加熱材料として用いられるＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法であり、ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルを用いて粉砕し、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料を得る。
【００１５】
上述した目的を達成する本発明に係るＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料は、以上のようなＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法により得ることができる。
【００１６】
また、上述した目的を達成する本発明に係るＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法は、生体内に留置して交流磁場で発熱させ患部を焼灼する生体加熱材料として用いられるＦｅＦｅ２Ｏ４粉末の製造方法であり、ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルを用いて粉砕し、さらに不活性ガス中で加熱することによりＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料を得る。
【００１７】
上述した目的を達成する本発明に係るＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料は、以上のようなＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法により得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルで粉砕したり、又は粉砕後に更に焼成を行うことによって、単位質量当たりの交流磁場中での発熱量がきわめて大きいＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料を提供することができる。これにより、本発明では、生体内にＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料を留置して治療する場合に、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の投与量を減ずることができる。また、本発明では、ＦｅＦｅ２Ｏ４を粉砕して微粒子化したことにより分散性が良くなり、血流中への投与が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のＦｅＦｅ２Ｏ４の使用例を説明する図である。
【図２】Ｃｕ−Ｋα線を用いて、未粉砕の試料（サンプル１）と、ＦｅＦｅ２Ｏ４を０．３０ｍｍのジルコニア製ビーズを用いてビーズミルによる粉砕を２、４、６、８、１０時間行った試料（サンプル２〜サンプル６）におけるＸ線回折の測定結果を示す図である。
【図３】０．３０ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．０５ｍｍビーズを用いたときのビーズミルにおける粉砕時間と結晶子径との関係を示した図である。
【図４】未粉砕の試料（サンプル１）と、０．１０ｍｍビーズで６ｈ粉砕した試料（サンプル９）における、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末１ｇを交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）内に２０分間置いたときの上昇温度ΔＴの時間的変化を示す図である。
【図５】０．３０ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．０５ｍｍビーズを用いたときの粉砕時間と、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末１ｇを交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）内に２０分間置いたときの上昇温度ΔＴとの関係を示す図である。
【図６】０．３０ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．０５ｍｍビーズを用いて粉砕した後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末の結晶子径（ｎｍ）と、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末１ｇを交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）内に２０分間置いたときの上昇温度ΔＴとの関係を近似曲線で示した図である。
【図７】０．３０ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．０５ｍｍビーズを用いて粉砕した後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末の粒子径（ｎｍ）と、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末１ｇを交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）内に２０分間置いたときの上昇温度ΔＴとの関係を近似曲線で示した図である。
【図８】０．１ｍｍビーズで６ｈ粉砕した試料（サンプル９）について、Ａｒ雰囲気中１ｈの焼成温度と、焼成したＦｅＦｅ２Ｏ４粉末１ｇを交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）内に２０分間置いたときの上昇温度ΔＴとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料及びこのＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
先ず、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の用法について説明する。本発明のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、生体１０ａ内に留置して交流磁場で発熱させ患部１０ｂを焼灼する生体加熱材料として用いられる。ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、例えば粉体又は粒状体の状態のものであり、次のように使用することができる。ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の使用方法としては、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を患部１０ｂ表面に付着させ、及び／又は、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を患部１０ｂ内部に分散又は取り込ませる。また、患部１０ｂが癌細胞の塊であるときには、カテーテルを用いて血管を介してＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を送り込み、患部１０ｂ内に取り込ませる。そして、生体１０ａを交流磁場内に配置してＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を発熱させる。
【００２２】
具体的に、図１は、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を患部１０ｂ内に分散又は取り込ませた状態を示している。
【００２３】
交流磁場を発生させる加熱装置１１は、患者等の生体１０ａの外部に配設され交流磁場を発生させる誘導コイル１２を有している。この誘導コイル１２は、電源装置に接続され、交流電流が供給されることによって、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の低周波数の交流磁場を発生させる。この加熱装置１１では、誘導コイル１２で低周波数の交流磁場を発生させ、患部１０ｂの表面又は内部にあるＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を発熱させることによって患部１０ｂを焼灼する。
【００２４】
ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、交流磁場中のヒステリシス損失が熱に変わって発熱する。ここで、発生させる交流磁場は、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の低周波数である。本発明では、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１が低周波数であっても発熱特性が良いため、低周波数を使用することができ、患部１０ｂ以外に対する誘導加熱による影響を小さくすることができる。
【００２５】
次に、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法及びこの製造方法によって得られたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１について説明する。
【００２６】
ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、フェリ磁性をもつ材料であり、交流磁場中のヒステリシス損失が熱に変わり発熱する材料である。このＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、共沈法などの化学的作製法により得られることが知られている。
【００２７】
ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、微粒子化することにより発熱特性及び液中の分散性が向上する。ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法では、化学的作製法により作製されたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１をビーズミルを用いて物理的に粉砕し、化学的作製法ではできない微粒子化を行う。ＦｅＦｅ２Ｏ４を物理的に粉砕してＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を得た場合には、化学的作製法により製造したＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料よりも、透過型の電子顕微鏡等を用いて観察するといびつな形状となっている。
【００２８】
具体的なＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法は、先ず、共沈法などの化学的作製法、ＦｅＯとＦｅ２Ｏ３を高温で反応させて得る、いわゆる固相反応法等によりＦｅＦｅ２Ｏ４を作製する。なお、ＦｅＦｅ２Ｏ４は、化学的作製法、固相反応法に限らず、他の方法により作製するようにしてもよい。
【００２９】
次に、ＦｅＦｅ２Ｏ４を、水やエチルアルコールなどを分散液として、０．０５〜０．５０ｍｍ程度のセラミックスビーズを用いたビーズミルで所定時間粉砕を行い、ＦｅＦｅ２Ｏ４の結晶子径を減少させ、微粒子化し、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を得ることができる。得られたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、結晶子径が数ｎｍ程度であり、粒子径が数ｎｍ〜数十ｎｍ程度である。このようにして得られたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、後述する実施例に示すように、交流磁場中における発熱特性及び液中の分散性が優れている。
【００３０】
ビーズミルは、ＦｅＦｅ２Ｏ４を粉砕媒体によって、微粉砕するものであり、例えば、シリカサンド、ガラスビーズ、セラミック媒体、鋼球を粉砕媒体として使用する粉砕機である。ビーズミルでは、ミル本体内に、ＦｅＦｅ２Ｏ４とセラミックビーズなどの粉砕媒体とを入れ、所定の回転周速度、ビーズ充填率で、所定時間運転してＦｅＦｅ２Ｏ４を粉砕する。
【００３１】
以上のように、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルで所定時間、物理的に粉砕して、微粒子化することによって得られたものであり、ヒステリシス損失が大きくなるため、発熱特性が著しく向上する共に、液中の分散性が向上する。ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、低周波数の交流磁場による発熱が良好であり、生体内に留置して治療する場合に、投与量を減ずることができる。また、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、低周波数であっても発熱が良いため、患部１０ｂ以外に対する誘導加熱による影響を小さくすることができる。
【００３２】
また、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法では、ビーズミルによりＦｅＦｅ２Ｏ４を粉砕した後に、粉砕後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を不活性ガス中で加熱して焼成することで、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の発熱特性を向上させることができる。ビーズミルによるＦｅＦｅ２Ｏ４の粉砕や過剰な粉砕により生成された超常磁性状態となったナノ微粒子が発生した場合には、粉砕後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を不活性ガス中で加熱することによって、ナノ微粒子を成長させ、発熱能力の優れた単磁区粒子とすることができ、発熱特性を向上させることができ、特に有効である。焼成は、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス中で、ビーズミルによる粉砕後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を３５０〜５５０℃程度の低温で焼成する。不純物を形成しない焼成条件であれば、更に焼成温度を高くして、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の焼成を行ってもよい。
【００３３】
更に、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法では、低温焼成によりわずかに焼結した微粒子状のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を液中に分散させるため、ビーズミルにより短時間粉砕し、発熱能力を維持した高分散性のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を作製してもよい。再度粉砕する場合には、焼結した微粒子の状態に合わせて、分散性が良好となる粒子径となるように、粉砕条件を適宜決定する。
【００３４】
以上より、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法では、ＦｅＦｅ２Ｏ４のビーズミルにより物理的に粉砕し、更に、粉砕したＦｅＦｅ２Ｏ４粉末を焼成することによって、発熱特性を著しく優れたものにできる。これにより、このＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法により得られた発熱特性の優れたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を生体１０ａ内に留置して治療する場合には、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の投与量を減ずることができる。また、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、発熱特性が良好であるため、低周波数の交流磁場により発熱させることができ、患部１０ｂ以外に対する誘導加熱による影響を小さくすることができる。ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法では、更に、焼成後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を再度粉砕することによって、良好な発熱特性を維持しながら、液中の分散性を向上させることができ、血流中への投与を可能にできる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果をもとに詳細に説明する。
【００３６】
実施例では、ビーズミルによる粉砕前のＦｅＦｅ２Ｏ４として、高純度化学研究所製（純度９９．９％、製品番号ＦｅＯ０９ＰＢ）のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末（平均粒子径数μｍ）を購入し粉砕を行った。粉砕は、エチルアルコールを分散液とし、ビーズミル（スターミル・ナノゲッターＤＭ６５（アシザワファインテック株式会社製））を用い、最初０．３０ｍｍのジルコニア製ビーズを用いて最大１０時間粉砕を行った。そして、さらに小さい結晶粒を得るために０．３ｍｍビーズで１時間粉砕した試料を０．１０ｍｍビーズにて最大１０時間の粉砕を行った。さらに小さい結晶粒を得るために、０．３ｍｍビーズで１時間粉砕した後０．１ｍｍビーズで２時間粉砕した試料を０．０５ｍｍビーズにより最大１０時間の粉砕を行い、微粒子化したＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料を得た。その他の粉砕条件としては、ビーズミルの回転周速度３５００ｒｐｍ、ビーズ充填率３５％である。なお、具体的には、以下のサンプル１〜サンプル１６である。
【００３７】
＜サンプル１＞
サンプル１では、粉砕処理を一切行っていない高純度化学研究所製（純度９９．９％、製品番号ＦｅＯ０９ＰＢ）のＦｅＦｅ２Ｏ４を用いた。
【００３８】
＜サンプル２〜サンプル６＞
サンプル２〜サンプル６は、径が０．３０ｍｍのジルコニア製ビーズを用い、サンプル１のＦｅＦｅ２Ｏ４を２時間（サンプル２）、４時間（サンプル３）、６時間（サンプル４）、８時間（サンプル５）、１０時間（サンプル６）粉砕を行って、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料を作製した。
【００３９】
＜サンプル７〜サンプル１１＞
サンプル７〜サンプル１１は、径が０．３０ｍｍのジルコニア製ビーズで１時間粉砕した試料を、径が０．１０ｍｍのジルコニア製ビーズを用いて２時間（サンプル７）、４時間（サンプル８）、６時間（サンプル９）、８時間（サンプル１０）、１０時間（サンプル１１）粉砕を行って、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料を作製した。
【００４０】
＜サンプル１２〜サンプル１６＞
サンプル１２〜サンプル１６は、径が０．３０ｍｍのジルコニア製ビーズで１時間粉砕後、０．１ｍｍビーズで２時間粉砕した試料を、径が０．０５ｍｍのジルコニア製ビーズを用いて２時間（サンプル１２）、４時間（サンプル１３）、６時間（サンプル１４）、８時間（サンプル１５）、１０時間（サンプル１６）粉砕してＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料を作製した。
【００４１】
サンプル１〜サンプル１６で得られたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料について、十分乳鉢で混合した後、Ｃｕ−Ｋα線を用いたＸ線回折（リートベルト法）による結晶の同定を行い、その測定結果からシェラー法により（４４０）面のピークの半値幅により結晶子径を決定した。また、粒子径については、ＢＥＴ法による表面積測定から計算により求めた。粉砕条件や時間に対する結晶子径及び粒子径については、表１に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
Ｘ線回析結果を図２に示す。図２中、０ｈは、サンプル１のＸ線回析結果であり、２ｈ〜１０ｈは、サンプル２〜サンプル６のＸ線回析結果である。図２から、サンプル１は、ピークが非常にシャープであることがわかる。これは、粉砕していないＦｅＦｅ２Ｏ４では、結晶子径がきわめて大きいことを示している。サンプル２〜サンプル６については、粉砕時間の増加に伴いピークが幅広くなっており、結晶子径が粉砕時間と共に小さくなっていることを示している。なお、図示はしないが、本件発明者らは、０．１ｍｍビーズを用いたサンプル７〜サンプル１１、０．０５ｍｍビーズを用いたサンプル１２〜サンプル１６では、さらにピーク幅が増大し、結晶子径が小さくなっていることを確認している。
【００４４】
サンプル１〜サンプル１２の粉砕時間と結晶子径との関係を図３に示す。結晶子径は、計算により得られたものである。結晶子径とは、粒子に含まれる結晶の大きさの平均を示すものであり、粒子径ではない。０．３ｍｍビーズを用いた場合には、２ｈの粉砕で１０ｎｍ以下の結晶子径を達成することができ、粉砕時間の増加に伴い結晶子径が低下している。さらに、ビーズ径を０．１ｍｍとした場合（サンプル７〜サンプル１１）では、０．３ｍｍのビーズを用いたときよりも小さい結晶子径のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末が得られ、０．０５ｍｍのビーズを用いた場合（サンプル１２〜サンプル１６）ではさらに小さい結晶子径のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末が得られた。
【００４５】
サンプル９のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料１ｇを、交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）中で２０分間保持して、上昇温度ΔＴを調べた。図４に、上昇温度ΔＴの時間的変化を示す。なお、上昇温度ΔＴは、２０分後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料の温度から、実験を開始したときのＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料の温度を差し引いたものである。市販品の粉末（サンプル１）そのままでは、上昇温度ΔＴは２．０℃であった。一方、サンプル９では、時間の増大と共に上昇温度ΔＴが増大した。このことから、ビーズミルで物理的に粉砕したＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料は、時間の増加と共に上昇温度ΔＴが増大することがわかる。
【００４６】
サンプル１〜サンプル１６の上昇温度ΔＴと粉砕時間との関係を図５に示す。図５に示す結果から、０．３ｍｍのビーズを用いたサンプル２〜サンプル６よりも、０．１ｍｍや０．０５ｍｍのビーズを用いたサンプル７〜サンプル１６の方が、ＦｅＦｅ２Ｏ４の粉砕によって発熱能力が増大していることがわかる。この結果は、ＦｅＦｅ２Ｏ４の発熱能力を向上させるのに、物理的粉砕がきわめて効果的であることを示している。図５に示すように、０．１ｍｍビーズを用いて６時間粉砕したときに（サンプル９）、最大の発熱となった。
【００４７】
また、結晶子径と上昇温度ΔＴとの関係を図６に示し、粒子径と上昇温度ΔＴとの関係を図７に示す。図６から、結晶子径約４ｎｍで上昇温度ΔＴが２０℃程度となり、図７から粒子径約１２ｎｍで上昇温度ΔＴが２０℃程度となり、最大の発熱を示し、結晶子径が４ｎｍ、粒子径が１２ｎｍよりも小さいサイズではこれらの温度よりも低下した。これは、過剰な粉砕により発熱に寄与しない超常磁性状態のナノ微粒子が多く生成したためと考えられる。
【００４８】
以上のように、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料では、未粉砕のサンプル１と比べて、ビーズを使用して粉砕したサンプル２〜サンプル１６では、上昇温度ΔＴが大きいことから、ＦｅＦｅ２Ｏ４を物理的に粉砕することによって、発熱特性を向上させることができることがわかる。また、サンプル２〜サンプル１６では、粉砕しているため、液中の分散性も良好である。
【００４９】
次に、ビーズミルによる粉砕後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料の発熱特性を更に良好にさせる実施例について説明する。
【００５０】
＜サンプル１７〜サンプル２１＞
サンプル１７〜サンプル２１では、表１中のサンプル９で得られたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料をアルゴン（Ａｒ）雰囲気中、１時間低温焼成を行った。サンプル１７〜サンプル２１の焼成温度は、表２に示すように、３５０℃〜５５０℃の範囲である。アルゴン雰囲気中で焼成するのは、マグネタイト中のＦｅ２＋をＦｅ３＋に酸化させないためのものであり、窒素やヘリウムなど、酸素や水蒸気を含まないものならば代用できる。
【００５１】
サンプル１７〜サンプル２１の焼成後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料の結晶子径及び粒子径、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末１ｇを交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）に２０分間置いたときの上昇温度ΔＴを表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料の焼成温度に対する上昇温度ΔＴの関係を図８に示す。表２及び図８から、ビーズミルによる粉砕のみで最も発熱した０．１ｍｍビーズ６時間粉砕のもの、即ちサンプル９は、表２に示すように、上昇温度ΔＴ＝２６℃であったが、それを焼成したサンプル１７〜サンプル２１では、著しく上昇温度ΔＴが増大していることがわかる。サンプル１９〜サンプル２１では、焼成温度が４５０℃〜５５０℃で、上昇温度ΔＴが５０℃以上となり、５００℃で焼成したサンプル２０が最も発熱能力の大きく、上昇温度ΔＴが５９℃となった。
【００５４】
以上より、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料では、ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルで粉砕した後に低温焼成することによって、優れた発熱特性が得られる。また、ビーズミルで過剰にＦｅＦｅ２Ｏ４を粉砕してしまった場合であっても、粉砕により生成した超常磁性状態のナノ微粒子を低温焼成することによって、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末粒子を成長させ、発熱能力の優れた単磁区粒子とすることができ、発熱する粒子とすることができる。したがって、超常磁性状態のナノ微粒子であっても発熱特性を向上させることができる。
【００５５】
次に、更に、上述のように焼成したＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料をビーズミルで再度粉砕して分散性を向上させる実施例について説明する。
【００５６】
＜サンプル２２＞
サンプル２２では、径が０．３０ｍｍのジルコニア製ビーズを用い、サンプル２０のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料をビーズミルで１時間粉砕した。
【００５７】
＜サンプル２３＞
サンプル２３では、径が０．３０ｍｍのジルコニア製ビーズを用い、サンプル２０のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末をビーズミルで２時間粉砕した。
【００５８】
表３に、サンプル２２及びサンプル２３の再度粉砕後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料の結晶子径、粒子径、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末１ｇを交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）に置いたときの上昇温度ΔＴを示す。
【００５９】
【表３】
【００６０】
表３に示すように、焼成後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料（サンプル２０）を再度粉砕することによって、上昇温度ΔＴは、４０℃以上であり、高い状態を維持しながら、粉砕により粒子径が小さくなっているため、液中の分散性が向上する。
【００６１】
以上より、フェライト材料のＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルにより物理的に粉砕することによって、サンプル２〜サンプル１６に示すように、未粉砕のサンプル１と比べて、上昇温度ΔＴが高く、発熱特性を向上させることができ、粉砕されたことによって、液中の分散性が良好となる。
【００６２】
また、ビーズミルで粉砕したＦｅＦｅ２Ｏ４粉末を低温で焼成することによって、サンプル１７〜サンプル１８に示すように、４０℃以上の上昇温度となり、優れた発熱特性が得られる。
【００６３】
更に、焼成後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末を再度粉砕することによって、サンプル２２及びサンプル２３に示すように、高い上昇温度を維持しながら、分散性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１ ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料、１０ａ 生体、１０ｂ 患部、１１ 加熱装置、１２ 誘導コイル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流磁場で発熱させるフェライト材料のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料に関し、特に癌治療などの焼灼療法で用いることができ、結晶子サイズを減少させることにより発熱特性を向上させたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法及びこの製造方法により得られたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、フェライト材料を生体内に留置し、留置した生体加熱材料のフェライト材料を交流磁場で加熱し、癌等を焼灼する治療方法が記載されている。この方法は、ラジオ波焼灼療法やマイクロ波凝固療法に比べ、広範な焼灼が可能であること、点在する癌等に対応できること、焼灼範囲を厳密に制御できること等の点で有利である。
【０００３】
フェライト材料の中でもＭｇＦｅ２Ｏ４は、非特許文献１〜３に記載されているように、交流磁場中で良好な発熱を有する。このＭｇＦｅ２Ｏ４は、生体適合性が良いと考えられるＭｇと３価のＦｅのみを含んでいるため、様々なフェライトの中では最も医療への応用が期待できる。
【０００４】
さらには、特許文献２では、ＭｇＦｅ２Ｏ４をビーズミルにより粉砕して、結晶子径が７ｎｍよりも小さいナノ微粒子にすると、発熱特性及び液中での分散性が向上することが記載されている。
【０００５】
フェライト材料の中でも、最も応用が期待されているのは、マグネタイト（ＦｅＦｅ２Ｏ４）である。非特許文献３〜４には、マグネタイトが交流磁場中で良好な発熱を示すことが記載されている。このマグネタイトに関しては、液中の化学的合成法により容易に微粒子化が可能であることが知られており、多くの研究者はこのマグネタイトを発熱材料として応用することを検討してきている。
【０００６】
しかしながら、化学的合成法では、作製できるマグネタイトの粒子径の範囲が限定されるため、最も優れた発熱能力を得ることは困難である。
【０００７】
また、このような生体加熱材料は、生体内に留置する量は少量であることが好ましい。生体内に留置する量を少量にするには、単位質量当たりの発熱特性がいっそう優れた生体加熱材料とする製造方法の開発が必要である。
【０００８】
さらに、カテーテルを用いて血流により腫瘍に生体加熱材料を到達させるためには、血管に詰まらないようにするため、微粒子化が必須であり、発熱特性の優れた微粒子材料が求められている。さらにまた、生体加熱材料としては、液中で凝集しにくい微粒子材料が望ましく、液中での分散性が優れているという点も重要となる。
【０００９】
一般的にフェライトは、ＡＢ２Ｏ４で表すことができる（Ａ及びＢはそれぞれ２価と３価の金属元素である）。非特許文献３〜４によれば、Ａ＝Ｆｅ２＋のマグネタイトＦｅＦｅ２Ｏ４について、化学的な手法を用いれば焼成することなく微粒子材料を作製することができ、非常に高い発熱特性をもつ材料を作製することができる。微粒子材料は、磁性体粒子（フェライト）のサイズが減少すると保磁力は磁性体粒子のサイズの減少とともに増加し、粒径が単磁区粒子サイズになると、個々の強磁性粒子が単磁区粒となり、保磁力が最大となる。従って、磁性体粒子は、最もヒステリシス損失が大きくなるため発熱特性が向上する。さらに磁性体粒子のサイズを減少させると、磁化反転が熱擾乱により起こりはじめて保磁力が減少し、最終的に保磁力、すなわちヒステリシス損失による発熱が発生しない超常磁性状態となる。従って、磁性体粒子の結晶子径を適度に減少させることは、発熱特性の優れた材料を得ることに繋がる。
【００１０】
しかしながら、ＦｅＦｅ２Ｏ４においては、化学的手法で作製した場合、結晶子径や粒子径を制御することは非常に困難である。ＦｅＦｅ２Ｏ４のサイズを小さくするためには、物理的に粉砕することが必要である。粉砕方法として一般的な手法であるボールミル等では、ナノレベルまで粉砕することは不可能であるため、これまでＦｅＦｅ２Ｏ４の物理的粉砕による微粒子粉体の発熱効果については報告されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−０８９７０４号公報
【特許文献２】特開２００９−１２０４５９号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Jpn.J.Appl.Phys., Vol.41(3), pp.1620-1620 (2002).
【非特許文献２】J. Mater. Sci., 40(1), pp.135-138 (2005).
【非特許文献３】Mat. Res. Bull., 40, pp.1126-1135 (2005).
【非特許文献４】J.Magn.Magn.Mater, Vol.268, pp.33-39 (2004).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、単位質量当たりの発熱特性が優れたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法及びこの製造方法よって得られたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した目的を達成する本発明に係るＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法は、生体内に留置して交流磁場で発熱させ患部を焼灼する生体加熱材料として用いられるＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法であり、ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルを用いて粉砕し、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料を得る。
【００１５】
上述した目的を達成する本発明に係るＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料は、以上のようなＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法により得ることができる。
【００１６】
また、上述した目的を達成する本発明に係るＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法は、生体内に留置して交流磁場で発熱させ患部を焼灼する生体加熱材料として用いられるＦｅＦｅ２Ｏ４粉末の製造方法であり、ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルを用いて粉砕し、さらに不活性ガス中で加熱することによりＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料を得る。
【００１７】
上述した目的を達成する本発明に係るＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料は、以上のようなＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法により得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルで粉砕したり、又は粉砕後に更に焼成を行うことによって、単位質量当たりの交流磁場中での発熱量がきわめて大きいＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料を提供することができる。これにより、本発明では、生体内にＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料を留置して治療する場合に、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の投与量を減ずることができる。また、本発明では、ＦｅＦｅ２Ｏ４を粉砕して微粒子化したことにより分散性が良くなり、血流中への投与が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のＦｅＦｅ２Ｏ４の使用例を説明する図である。
【図２】Ｃｕ−Ｋα線を用いて、未粉砕の試料（サンプル１）と、ＦｅＦｅ２Ｏ４を０．３０ｍｍのジルコニア製ビーズを用いてビーズミルによる粉砕を２、４、６、８、１０時間行った試料（サンプル２〜サンプル６）におけるＸ線回折の測定結果を示す図である。
【図３】０．３０ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．０５ｍｍビーズを用いたときのビーズミルにおける粉砕時間と結晶子径との関係を示した図である。
【図４】未粉砕の試料（サンプル１）と、０．１０ｍｍビーズで６ｈ粉砕した試料（サンプル９）における、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末１ｇを交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）内に２０分間置いたときの上昇温度ΔＴの時間的変化を示す図である。
【図５】０．３０ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．０５ｍｍビーズを用いたときの粉砕時間と、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末１ｇを交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）内に２０分間置いたときの上昇温度ΔＴとの関係を示す図である。
【図６】０．３０ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．０５ｍｍビーズを用いて粉砕した後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末の結晶子径（ｎｍ）と、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末１ｇを交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）内に２０分間置いたときの上昇温度ΔＴとの関係を近似曲線で示した図である。
【図７】０．３０ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．０５ｍｍビーズを用いて粉砕した後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末の粒子径（ｎｍ）と、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末１ｇを交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）内に２０分間置いたときの上昇温度ΔＴとの関係を近似曲線で示した図である。
【図８】０．１ｍｍビーズで６ｈ粉砕した試料（サンプル９）について、Ａｒ雰囲気中１ｈの焼成温度と、焼成したＦｅＦｅ２Ｏ４粉末１ｇを交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）内に２０分間置いたときの上昇温度ΔＴとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料及びこのＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
先ず、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の用法について説明する。本発明のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、生体１０ａ内に留置して交流磁場で発熱させ患部１０ｂを焼灼する生体加熱材料として用いられる。ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、例えば粉体又は粒状体の状態のものであり、次のように使用することができる。ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の使用方法としては、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を患部１０ｂ表面に付着させ、及び／又は、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を患部１０ｂ内部に分散又は取り込ませる。また、患部１０ｂが癌細胞の塊であるときには、カテーテルを用いて血管を介してＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を送り込み、患部１０ｂ内に取り込ませる。そして、生体１０ａを交流磁場内に配置してＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を発熱させる。
【００２２】
具体的に、図１は、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を患部１０ｂ内に分散又は取り込ませた状態を示している。
【００２３】
交流磁場を発生させる加熱装置１１は、患者等の生体１０ａの外部に配設され交流磁場を発生させる誘導コイル１２を有している。この誘導コイル１２は、電源装置に接続され、交流電流が供給されることによって、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の低周波数の交流磁場を発生させる。この加熱装置１１では、誘導コイル１２で低周波数の交流磁場を発生させ、患部１０ｂの表面又は内部にあるＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を発熱させることによって患部１０ｂを焼灼する。
【００２４】
ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、交流磁場中のヒステリシス損失が熱に変わって発熱する。ここで、発生させる交流磁場は、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の低周波数である。本発明では、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１が低周波数であっても発熱特性が良いため、低周波数を使用することができ、患部１０ｂ以外に対する誘導加熱による影響を小さくすることができる。
【００２５】
次に、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法及びこの製造方法によって得られたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１について説明する。
【００２６】
ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、フェリ磁性をもつ材料であり、交流磁場中のヒステリシス損失が熱に変わり発熱する材料である。このＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、共沈法などの化学的作製法により得られることが知られている。
【００２７】
ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、微粒子化することにより発熱特性及び液中の分散性が向上する。ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法では、化学的作製法により作製されたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１をビーズミルを用いて物理的に粉砕し、化学的作製法ではできない微粒子化を行う。ＦｅＦｅ２Ｏ４を物理的に粉砕してＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を得た場合には、化学的作製法により製造したＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料よりも、透過型の電子顕微鏡等を用いて観察するといびつな形状となっている。
【００２８】
具体的なＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法は、先ず、共沈法などの化学的作製法、ＦｅＯとＦｅ２Ｏ３を高温で反応させて得る、いわゆる固相反応法等によりＦｅＦｅ２Ｏ４を作製する。なお、ＦｅＦｅ２Ｏ４は、化学的作製法、固相反応法に限らず、他の方法により作製するようにしてもよい。
【００２９】
次に、ＦｅＦｅ２Ｏ４を、水やエチルアルコールなどを分散液として、０．０５〜０．５０ｍｍ程度のセラミックスビーズを用いたビーズミルで所定時間粉砕を行い、ＦｅＦｅ２Ｏ４の結晶子径を減少させ、微粒子化し、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を得ることができる。得られたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、結晶子径が数ｎｍ程度であり、粒子径が数ｎｍ〜数十ｎｍ程度である。このようにして得られたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、後述する実施例に示すように、交流磁場中における発熱特性及び液中の分散性が優れている。
【００３０】
ビーズミルは、ＦｅＦｅ２Ｏ４を粉砕媒体によって、微粉砕するものであり、例えば、シリカサンド、ガラスビーズ、セラミック媒体、鋼球を粉砕媒体として使用する粉砕機である。ビーズミルでは、ミル本体内に、ＦｅＦｅ２Ｏ４とセラミックビーズなどの粉砕媒体とを入れ、所定の回転周速度、ビーズ充填率で、所定時間運転してＦｅＦｅ２Ｏ４を粉砕する。
【００３１】
以上のように、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルで所定時間、物理的に粉砕して、微粒子化することによって得られたものであり、ヒステリシス損失が大きくなるため、発熱特性が著しく向上する共に、液中の分散性が向上する。ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、低周波数の交流磁場による発熱が良好であり、生体内に留置して治療する場合に、投与量を減ずることができる。また、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、低周波数であっても発熱が良いため、患部１０ｂ以外に対する誘導加熱による影響を小さくすることができる。
【００３２】
また、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法では、ビーズミルによりＦｅＦｅ２Ｏ４を粉砕した後に、粉砕後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を不活性ガス中で加熱して焼成することで、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の発熱特性を向上させることができる。ビーズミルによるＦｅＦｅ２Ｏ４の粉砕や過剰な粉砕により生成された超常磁性状態となったナノ微粒子が発生した場合には、粉砕後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を不活性ガス中で加熱することによって、ナノ微粒子を成長させ、発熱能力の優れた単磁区粒子とすることができ、発熱特性を向上させることができ、特に有効である。焼成は、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス中で、ビーズミルによる粉砕後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を３５０〜５５０℃程度の低温で焼成する。不純物を形成しない焼成条件であれば、更に焼成温度を高くして、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の焼成を行ってもよい。
【００３３】
更に、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法では、低温焼成によりわずかに焼結した微粒子状のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を液中に分散させるため、ビーズミルにより短時間粉砕し、発熱能力を維持した高分散性のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を作製してもよい。再度粉砕する場合には、焼結した微粒子の状態に合わせて、分散性が良好となる粒子径となるように、粉砕条件を適宜決定する。
【００３４】
以上より、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法では、ＦｅＦｅ２Ｏ４のビーズミルにより物理的に粉砕し、更に、粉砕したＦｅＦｅ２Ｏ４粉末を焼成することによって、発熱特性を著しく優れたものにできる。これにより、このＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法により得られた発熱特性の優れたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を生体１０ａ内に留置して治療する場合には、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の投与量を減ずることができる。また、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１は、発熱特性が良好であるため、低周波数の交流磁場により発熱させることができ、患部１０ｂ以外に対する誘導加熱による影響を小さくすることができる。ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１の製造方法では、更に、焼成後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料１を再度粉砕することによって、良好な発熱特性を維持しながら、液中の分散性を向上させることができ、血流中への投与を可能にできる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果をもとに詳細に説明する。
【００３６】
実施例では、ビーズミルによる粉砕前のＦｅＦｅ２Ｏ４として、高純度化学研究所製（純度９９．９％、製品番号ＦｅＯ０９ＰＢ）のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末（平均粒子径数μｍ）を購入し粉砕を行った。粉砕は、エチルアルコールを分散液とし、ビーズミル（スターミル・ナノゲッターＤＭ６５（アシザワファインテック株式会社製））を用い、最初０．３０ｍｍのジルコニア製ビーズを用いて最大１０時間粉砕を行った。そして、さらに小さい結晶粒を得るために０．３ｍｍビーズで１時間粉砕した試料を０．１０ｍｍビーズにて最大１０時間の粉砕を行った。さらに小さい結晶粒を得るために、０．３ｍｍビーズで１時間粉砕した後０．１ｍｍビーズで２時間粉砕した試料を０．０５ｍｍビーズにより最大１０時間の粉砕を行い、微粒子化したＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料を得た。その他の粉砕条件としては、ビーズミルの回転周速度３５００ｒｐｍ、ビーズ充填率３５％である。なお、具体的には、以下のサンプル１〜サンプル１６である。
【００３７】
＜サンプル１＞
サンプル１では、粉砕処理を一切行っていない高純度化学研究所製（純度９９．９％、製品番号ＦｅＯ０９ＰＢ）のＦｅＦｅ２Ｏ４を用いた。
【００３８】
＜サンプル２〜サンプル６＞
サンプル２〜サンプル６は、径が０．３０ｍｍのジルコニア製ビーズを用い、サンプル１のＦｅＦｅ２Ｏ４を２時間（サンプル２）、４時間（サンプル３）、６時間（サンプル４）、８時間（サンプル５）、１０時間（サンプル６）粉砕を行って、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料を作製した。
【００３９】
＜サンプル７〜サンプル１１＞
サンプル７〜サンプル１１は、径が０．３０ｍｍのジルコニア製ビーズで１時間粉砕した試料を、径が０．１０ｍｍのジルコニア製ビーズを用いて２時間（サンプル７）、４時間（サンプル８）、６時間（サンプル９）、８時間（サンプル１０）、１０時間（サンプル１１）粉砕を行って、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料を作製した。
【００４０】
＜サンプル１２〜サンプル１６＞
サンプル１２〜サンプル１６は、径が０．３０ｍｍのジルコニア製ビーズで１時間粉砕後、０．１ｍｍビーズで２時間粉砕した試料を、径が０．０５ｍｍのジルコニア製ビーズを用いて２時間（サンプル１２）、４時間（サンプル１３）、６時間（サンプル１４）、８時間（サンプル１５）、１０時間（サンプル１６）粉砕してＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料を作製した。
【００４１】
サンプル１〜サンプル１６で得られたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料について、十分乳鉢で混合した後、Ｃｕ−Ｋα線を用いたＸ線回折（リートベルト法）による結晶の同定を行い、その測定結果からシェラー法により（４４０）面のピークの半値幅により結晶子径を決定した。また、粒子径については、ＢＥＴ法による表面積測定から計算により求めた。粉砕条件や時間に対する結晶子径及び粒子径については、表１に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
Ｘ線回析結果を図２に示す。図２中、０ｈは、サンプル１のＸ線回析結果であり、２ｈ〜１０ｈは、サンプル２〜サンプル６のＸ線回析結果である。図２から、サンプル１は、ピークが非常にシャープであることがわかる。これは、粉砕していないＦｅＦｅ２Ｏ４では、結晶子径がきわめて大きいことを示している。サンプル２〜サンプル６については、粉砕時間の増加に伴いピークが幅広くなっており、結晶子径が粉砕時間と共に小さくなっていることを示している。なお、図示はしないが、本件発明者らは、０．１ｍｍビーズを用いたサンプル７〜サンプル１１、０．０５ｍｍビーズを用いたサンプル１２〜サンプル１６では、さらにピーク幅が増大し、結晶子径が小さくなっていることを確認している。
【００４４】
サンプル１〜サンプル１２の粉砕時間と結晶子径との関係を図３に示す。結晶子径は、計算により得られたものである。結晶子径とは、粒子に含まれる結晶の大きさの平均を示すものであり、粒子径ではない。０．３ｍｍビーズを用いた場合には、２ｈの粉砕で１０ｎｍ以下の結晶子径を達成することができ、粉砕時間の増加に伴い結晶子径が低下している。さらに、ビーズ径を０．１ｍｍとした場合（サンプル７〜サンプル１１）では、０．３ｍｍのビーズを用いたときよりも小さい結晶子径のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末が得られ、０．０５ｍｍのビーズを用いた場合（サンプル１２〜サンプル１６）ではさらに小さい結晶子径のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末が得られた。
【００４５】
サンプル９のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料１ｇを、交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）中で２０分間保持して、上昇温度ΔＴを調べた。図４に、上昇温度ΔＴの時間的変化を示す。なお、上昇温度ΔＴは、２０分後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料の温度から、実験を開始したときのＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料の温度を差し引いたものである。市販品の粉末（サンプル１）そのままでは、上昇温度ΔＴは２．０℃であった。一方、サンプル９では、時間の増大と共に上昇温度ΔＴが増大した。このことから、ビーズミルで物理的に粉砕したＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料は、時間の増加と共に上昇温度ΔＴが増大することがわかる。
【００４６】
サンプル１〜サンプル１６の上昇温度ΔＴと粉砕時間との関係を図５に示す。図５に示す結果から、０．３ｍｍのビーズを用いたサンプル２〜サンプル６よりも、０．１ｍｍや０．０５ｍｍのビーズを用いたサンプル７〜サンプル１６の方が、ＦｅＦｅ２Ｏ４の粉砕によって発熱能力が増大していることがわかる。この結果は、ＦｅＦｅ２Ｏ４の発熱能力を向上させるのに、物理的粉砕がきわめて効果的であることを示している。図５に示すように、０．１ｍｍビーズを用いて６時間粉砕したときに（サンプル９）、最大の発熱となった。
【００４７】
また、結晶子径と上昇温度ΔＴとの関係を図６に示し、粒子径と上昇温度ΔＴとの関係を図７に示す。図６から、結晶子径約４ｎｍで上昇温度ΔＴが２０℃程度となり、図７から粒子径約１２ｎｍで上昇温度ΔＴが２０℃程度となり、最大の発熱を示し、結晶子径が４ｎｍ、粒子径が１２ｎｍよりも小さいサイズではこれらの温度よりも低下した。これは、過剰な粉砕により発熱に寄与しない超常磁性状態のナノ微粒子が多く生成したためと考えられる。
【００４８】
以上のように、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料では、未粉砕のサンプル１と比べて、ビーズを使用して粉砕したサンプル２〜サンプル１６では、上昇温度ΔＴが大きいことから、ＦｅＦｅ２Ｏ４を物理的に粉砕することによって、発熱特性を向上させることができることがわかる。また、サンプル２〜サンプル１６では、粉砕しているため、液中の分散性も良好である。
【００４９】
次に、ビーズミルによる粉砕後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料の発熱特性を更に良好にさせる実施例について説明する。
【００５０】
＜サンプル１７〜サンプル２１＞
サンプル１７〜サンプル２１では、表１中のサンプル９で得られたＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料をアルゴン（Ａｒ）雰囲気中、１時間低温焼成を行った。サンプル１７〜サンプル２１の焼成温度は、表２に示すように、３５０℃〜５５０℃の範囲である。アルゴン雰囲気中で焼成するのは、マグネタイト中のＦｅ２＋をＦｅ３＋に酸化させないためのものであり、窒素やヘリウムなど、酸素や水蒸気を含まないものならば代用できる。
【００５１】
サンプル１７〜サンプル２１の焼成後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料の結晶子径及び粒子径、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末１ｇを交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）に２０分間置いたときの上昇温度ΔＴを表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料の焼成温度に対する上昇温度ΔＴの関係を図８に示す。表２及び図８から、ビーズミルによる粉砕のみで最も発熱した０．１ｍｍビーズ６時間粉砕のもの、即ちサンプル９は、表２に示すように、上昇温度ΔＴ＝２６℃であったが、それを焼成したサンプル１７〜サンプル２１では、著しく上昇温度ΔＴが増大していることがわかる。サンプル１９〜サンプル２１では、焼成温度が４５０℃〜５５０℃で、上昇温度ΔＴが５０℃以上となり、５００℃で焼成したサンプル２０が最も発熱能力の大きく、上昇温度ΔＴが５９℃となった。
【００５４】
以上より、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料では、ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルで粉砕した後に低温焼成することによって、優れた発熱特性が得られる。また、ビーズミルで過剰にＦｅＦｅ２Ｏ４を粉砕してしまった場合であっても、粉砕により生成した超常磁性状態のナノ微粒子を低温焼成することによって、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末粒子を成長させ、発熱能力の優れた単磁区粒子とすることができ、発熱する粒子とすることができる。したがって、超常磁性状態のナノ微粒子であっても発熱特性を向上させることができる。
【００５５】
次に、更に、上述のように焼成したＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料をビーズミルで再度粉砕して分散性を向上させる実施例について説明する。
【００５６】
＜サンプル２２＞
サンプル２２では、径が０．３０ｍｍのジルコニア製ビーズを用い、サンプル２０のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料をビーズミルで１時間粉砕した。
【００５７】
＜サンプル２３＞
サンプル２３では、径が０．３０ｍｍのジルコニア製ビーズを用い、サンプル２０のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末をビーズミルで２時間粉砕した。
【００５８】
表３に、サンプル２２及びサンプル２３の再度粉砕後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料の結晶子径、粒子径、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末１ｇを交流磁場（３７０ｋＨｚ、磁場強度１．７７ｋＡ／ｍ）に置いたときの上昇温度ΔＴを示す。
【００５９】
【表３】
【００６０】
表３に示すように、焼成後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末試料（サンプル２０）を再度粉砕することによって、上昇温度ΔＴは、４０℃以上であり、高い状態を維持しながら、粉砕により粒子径が小さくなっているため、液中の分散性が向上する。
【００６１】
以上より、フェライト材料のＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルにより物理的に粉砕することによって、サンプル２〜サンプル１６に示すように、未粉砕のサンプル１と比べて、上昇温度ΔＴが高く、発熱特性を向上させることができ、粉砕されたことによって、液中の分散性が良好となる。
【００６２】
また、ビーズミルで粉砕したＦｅＦｅ２Ｏ４粉末を低温で焼成することによって、サンプル１７〜サンプル１８に示すように、４０℃以上の上昇温度となり、優れた発熱特性が得られる。
【００６３】
更に、焼成後のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末を再度粉砕することによって、サンプル２２及びサンプル２３に示すように、高い上昇温度を維持しながら、分散性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１ ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料、１０ａ 生体、１０ｂ 患部、１１ 加熱装置、１２ 誘導コイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内に留置して交流磁場で発熱させ患部を焼灼する生体加熱材料として用いられるＦｅＦｅ２Ｏ４粉末の製造方法において、
ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルを用いて粉砕し、さらに不活性ガス中で焼成することによりＦｅＦｅ２Ｏ４粉末を得ることを特徴とするＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法。
【請求項２】
上記焼成は、３５０℃以上、５５０℃以下の温度範囲で行うことを特徴とする請求項１記載のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法。
【請求項３】
上記焼成後のＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルで再度粉砕を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法。
【請求項４】
上記請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の製造方法により製造されたことを特徴とするＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料。
【請求項５】
生体内に留置して交流磁場で発熱させ患部を焼灼する生体加熱材料として用いられるＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法において、
ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルを用いて粉砕し、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末を得ることを特徴とするＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法。
【請求項６】
上記請求項５の製造方法により製造されたことを特徴とするＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料。
【請求項１】
生体内に留置して交流磁場で発熱させ患部を焼灼する生体加熱材料として用いられるＦｅＦｅ２Ｏ４粉末の製造方法において、
ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルを用いて粉砕し、さらに不活性ガス中で焼成することによりＦｅＦｅ２Ｏ４粉末を得ることを特徴とするＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法。
【請求項２】
上記焼成は、３５０℃以上、５５０℃以下の温度範囲で行うことを特徴とする請求項１記載のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法。
【請求項３】
上記焼成後のＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルで再度粉砕を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法。
【請求項４】
上記請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の製造方法により製造されたことを特徴とするＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料。
【請求項５】
生体内に留置して交流磁場で発熱させ患部を焼灼する生体加熱材料として用いられるＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法において、
ＦｅＦｅ２Ｏ４をビーズミルを用いて粉砕し、ＦｅＦｅ２Ｏ４粉末を得ることを特徴とするＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料の製造方法。
【請求項６】
上記請求項５の製造方法により製造されたことを特徴とするＦｅＦｅ２Ｏ４粉末材料。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−６３４５４（Ｐ２０１１−６３４５４Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１３４９５（Ｐ２００９−２１３４９５）
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００９年３月１６日 社団法人日本セラミックス協会 ２００９年年会 Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ Ｔｈｅ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ，２００９ 講演予稿集 第１１９ページ
【出願人】（５０４３５２７５５）
【出願人】（５０９２５９４６０）
【出願人】（５０２２９７９９９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００９年３月１６日 社団法人日本セラミックス協会 ２００９年年会 Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ Ｔｈｅ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ，２００９ 講演予稿集 第１１９ページ
【出願人】（５０４３５２７５５）
【出願人】（５０９２５９４６０）
【出願人】（５０２２９７９９９）
【Ｆターム（参考）】
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