無電極電気刺激としての生体磁気刺激における誘導電流の集束の研究

• Project/Area Number: 07857081
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: General surgery
• Research Institution: Toyo University
• Principal Investigator: 太田 裕治 東洋大学, 工学部, 助教授 (50203807)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1995: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 生体磁気刺激 / 誘導電流 / 機能的電気刺激 / 深部刺激 / 局所化

Research Abstract

生体磁気刺激における誘導電流の局所化問題に対し、微小導電体ないし絶縁体を体内に植込み誘導電流路を制御することで生体深部の刺激が可能と考え基礎的実験を行った。【生体モデル実験】体積導体(30×30×20cmの水槽に生理食塩水10Lを満たした)、平巻型刺激コイル(巻数10、6μH)、ファンクションジェネレータ(33120A、HP製、駆動電流10kHz、0.2A)をモデル実験に用いた。誘導電流計測には微細同軸ケーブルを加工して用い、誘導電流センサの出力は差動アンプ(MEG-2100、日本光電工業)及びオシロスコープ(54520A、HP製)により計測した。この実験装置をもとに水槽中に各種寸法の絶縁体アクリル材料を沈め、誘導電流密度の分布変化を計測した。実験に際しては特に深さ方向への局所化を考慮し、水槽底面より2cmないし4cm離れた位置を刺激目標と考え、高さ2-4cm幅2cm、長さ30cmのアクリル材料を水槽中央に配置した。【結果】水槽中に各種アクリル材料を配置し、生理食塩水中の誘導電流分布を計測したところ、深さ2-4cmにおいて、絶縁材料を配置しない場合の2-5倍程度の電流上昇を確認し、本原理による渦電流局所効果を確認した。また、絶縁性材料と導電性材料の組合せによる局所化効果も本モデルで検討したが、導電性材料の併用による相乗効果は顕著で無いことを確認した。この基礎原理実験に基づき、MRI断層画像から発泡スチロール製生体モデルを作成し、同様な方法で誘導電流の局所化効果を確認した。また、局所化された誘導電流による刺激対象近傍での顕著な発熱は見られず、実際の生体刺激に有効と考えられた。
更に、ラット神経筋標本に対する単発磁気刺激を試み、刺激応答を筋収縮の目視にて、誘導電流の局所化効果の確認を行ったが、結果として刺激は確認できなかった。今後、電気ノイズに十分配慮した筋電計測系を作成し刺激応答を計測するか、又は、現行の単発刺激装置を複数パルス刺激装置に改良し刺激強度を上昇させる必要があると考えられる。

Research Products

• [Publications] 太田裕治 他: "生体電気刺激における誘導電流の局所化に関する基礎的研究" 1996年度精密工学会春季大会学術講演会 講演論文集. (印刷中). (1996)