全身癌治療用焦点磁場ハイパーサーミアシステムの開発

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磁性ビーズを癌細胞の内部または表面に固定し、交流磁界で発熱させて癌細胞を熱で殺す「抗がん磁気ハイパーサーミア」療法が、副作用無い抗がん治療法として期待されている。その実用化を目指してこれに用いる高周波電源回路と励磁コイルの高効率化を次の通り図った。a.高効率・高周波電源回路の開発従来の高周波磁界発生装置の励磁コイルに高周波電流を供給する電流原はアナログ式であったが、これをデジタル方式の信号原とアナログ式の直流アンプを組み合わせることによって高効率化を図った。すなわちデジタル方式の信号原として、いわゆるDDS(Direct Digital Synthesizer、直接デジタルシンセサイザー)によって高周波信号を発生させ、そのデジタル信号をPDM(Pulse Density Modulation、パルス密度変調)によって振幅をデジタル制御できる回路を作製することが出来た。b.励磁コイルの高効率化励磁コイルの内部に軟磁性フェライトコアを挿入して磁界の増強が図られてきたがフェライトコアの形状、コアとコイルの相対的位置関係および寸法比を変えて、損失(交流抵抗による)を抑えて強い磁界を得るための最適設計を探査した。とくに、フェライトコアを中空構造とすることによって空冷の効果を増大させることも目指した。すなわち、計算機シミュレーションによって、最適値を推定し、実際に作製したコイルにフェライトコア(TDK社製)を配置して実測によって真の最適値を割り出すとともに、その解析結果をフィードバックして更なる最適化を計った。その結果、最適設計として、5×5×120mm^3のフェライトコアを断面が正方形になるよう3×3=9本を積み重ねてその中心部の一本を抜き去って(8本からなる)中空構造とし、その周囲に10ターンのコイルを配置した励磁コイルに15Aの電流を流すことによって、目標値(体表面から30mmの深部で16 0e以上)の磁界強度を発生できると期待できることを明らかにした。