体内埋め込み型治療機器による生体内電磁界曝露に関する定量的評価手法の確立

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24650270
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 築谷 朋典 独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (00311449)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 電磁界曝露 / ホールIC / 電気的等価回路 / 電磁界強度 / 電磁界分布シミュレーション

Research Abstract

本研究では人工心臓など体内埋め込み型治療機器が長期間にわたって人体に埋め込まれた場合において、「生体内電磁界被曝に関する定量的評価手法の確立」を目的としている。
研究行動を①「電気的等価回路による生体組織のモデル化」、②「生体内における電磁界分布シミュレーション」、③「体内埋め込み型電磁界発生システムの開発」、④「長期慢性動物実験による生体内電磁界曝露の影響に関する検討」、⑤「電磁界曝露を考慮した体内埋め込み型治療機器の設計指針の提案」以下の5ユニットに分けて進行を管理し、研究目的の早期達成を図るため可能な限り並列的に処理を行うが、実験計画に従い、初年度24年度においては、生体組織のモデル化、電磁界分布シミュレーションを主体に進めた。
電気的等価回路による生体組織の基礎的なモデル化を行った（①）。等価回路生体モデルは重要なパラメータであり、電磁界吸収等生体の電磁界曝露の基礎となるものである。
生体内における電磁界分布シミュレーションの方法を調査研究し（②）、アナログホールICを利用した小型の三次元電磁界測定センサーを設計・試作した。これにより、測定環境の電磁界分布を乱さずに、特定部位のみならず、マトリックス配置によって広い領域の電磁界強度も同時に測定できる。
体内埋め込み型電磁界発生システムの開発（③）、長期慢性動物実験による生体内電磁界曝露の影響に関する検討（④）、電磁界曝露を考慮した体内埋め込み型治療機器の設計指針の提案（⑤）ほぼ調査のみに終わった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究計画は、研究行動を①「電気的等価回路による生体組織のモデル化」、②「生体内における電磁界分布シミュレーション」、③「体内埋め込み型電磁界発生システムの開発」、④「長期慢性動物実験による生体内電磁界曝露の影響に関する検討」、⑤「電磁界曝露を考慮した体内埋め込み型治療機器の設計指針の提案」の5つにユニット化して進行を管理し、研究目的の早期達成を図るため、可能な限り並列的に処理を行うことを旨としている。
研究計画上は、初年度24年度において、①生体組織のモデル化、②電磁界分布シミュレーションを主体に進め、次年度以降他のユニット遂行に繋げるとしており、ほぼ当初の計画通りに進行していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

1) 5つの研究行動ユニットのうち、③体内埋め込み型電磁界発生システムの開発、④長期慢性動物実験による生体内電磁界曝露の影響に関する検討、⑤電磁界曝露を考慮した体内埋め込み型治療機器の設計指針の提案については、遂行上困難が予測される。今後、いっそう並列処理を進め、適切な時間配分を図っていく。
2) 生体組織の実際の導電率や誘電率などの特性値を実測し、モデル化した生体組織の電気的等価回路を検証する。
3) 研究を大きく変更する予定はないが、研究計画上③体内埋め込み型電磁界発生システムの開発、④長期慢性動物実験による生体内電磁界曝露の影響に関する検討については、動物実験は必要最小限にとどめ、格子点にセンサーを配置できる骨組み構造モデルによりin vitro実験を行っていく。
4) 本研究のみならず、他研究の電磁デバイス埋め込み実験や体外デバイス設置実験等においても、開発した三次元電磁界強度測定センサーを生体内、生体外に設置し、電磁界強度を測定してデータを得る。得られたデータは、研究テーマの検証に用いる。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

研究計画上、初年度24年度においては、①生体組織のモデル化、②電磁界分布シミュレーションを主体に進めている。本年度中は、電気電子部材、機械部材、計測機器等の購入を必ずしも要さなかったため、残金を生じた。次年度以降は、研究計画遂行のため、以下の研究費使用を計画している。
1) 生体組織の実際の導電率や誘電率などの特性値を実測するため、所有していない計測器具、計測部材、LCRメータ等の計測機器を購入する。
2) 格子点に電磁界強度測定センサー配置可能な骨組み構造モデルを製作すべく、必要な製作工具、モデル部材、配線部材を購入する。本施設で製作が困難な場合には、製作を外注する。
3) 計測を行うために、また、センサー設計図面、構造モデル設計図面、計測データを収集及び整理するためにパーソナルコンピュータを購入する。
4) 関連する学会や他研究施設における情報収集や調査、研究打合せ、本研究成果を国内外には発表するための旅費等を計上している。