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2010 年度 実績報告書

生体-電子機械融合化革新的人工臓器に向けた生体組織と電子回路融合技術に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 22500413
研究機関東海大学

研究代表者

岡本 英治  東海大学, 生物理工学部, 教授 (30240633)

キーワード人工心臓 / ペースメーカ / 人体通信 / 生体組織 / 電気的特性 / 経皮情報伝送 / 体内-体外間通信
研究概要

人工心臓やペースメーカを代表とする体内埋込み人工臓器の安全管理用の体外-体内間通信において,現在に臨床で使用されている電磁誘導方式や微弱無線方式の課題であるセキュリティの確保下で安定な通信と外来診療の簡便性の両立を目指し,生体組織を通信媒体として利用する人体通信を利用した次世代式経皮情報通信システムの開発を試みた.生体の感電を防止するため搬送波には4MHzと10MHzを用い通信方式に回路系がシンプルなASK変調とした双方向全二重通信システムの開発を試みた.
電子回路-生体組織間インターフェイス部は,体内-体外間での双方向通信と低周波数電流による感電の防止を目的に,生体組織の電気的特性を加味した共振回路系の構築が不可欠である.そこで,システム開発の最初に,通信データ送信部と受信部における生体組織インターフェイスに関する研究を行った.その結果,送信部-生体組織インターフェイスでは,L-C並列共振回路は生体組織導電性により共振の強さQが極めて小さくなり共振しないこと,一方,コンデンサ2個の直列接続にコイルを並列接続するL-C直並列回路のコンデンサ中点を生体に接続することで生体組織接続下に共振できることを確認した.受信部-生体組織インターフェイスではL-C並列共振回路により必要十分な同調受信が可能であるが,生体組織の誘電率の影響を受けるためコイルのインダクタンスとコンデンサの静電容量より計算で得られる共振周波数に生体組織誘電率を加味する必要があることを明らかにした.
人体通信を利用した経皮情報通信システムのプロトモデルは,体内側ユニット,体外側ユニットともに直径62mm×厚み22mmの大きさで,ASK変調部,L-C直並列共振送信部,L-C並列共振受信部から構成し,電極には銀-塩化銀電極を用いた.ヒト体表間および生理食塩水中で通信実験を行ったところ,ヒト体表間の至る所,生理食塩水中通信距離1mにて通信速度115kbpsでの安定な全二重通信を行うことができた.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] 生体組織電気特性を利用した体内-体外通信システムの性能評価2010

    • 著者名/発表者名
      加藤良都,岡本英治,情野和幸,三田村好矩
    • 雑誌名

      電気学会研究会資料

      巻: LD-10-52 ページ: 27-30

  • [雑誌論文] Basic study of a transcutaneous information system using intra-body communication2010

    • 著者名/発表者名
      E.Okamoto
    • 雑誌名

      J.Artif.Organs

      巻: 13(2) ページ: 117-120

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A magnetic fluid seal for rotary blood pumps : Long-term performance in liquid2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Mitamura
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 9 ページ: 229-233

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生体電気伝導性を利用した体内-体外間通信システムの試作と性能評価2010

    • 著者名/発表者名
      岡本英治
    • 雑誌名

      第22回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム論文集

      巻: 22 ページ: 418-421

  • [雑誌論文] 完全埋込型人工心臓用生体共振式体内-体外間通信システムの開発2010

    • 著者名/発表者名
      岡本英治
    • 雑誌名

      立石科学技術振興財団助成研究成果集

      巻: 9 ページ: 86-90

  • [雑誌論文] 研究所めぐり・東海大学生物理工学部生体機能科学科人工臓器研究室2010

    • 著者名/発表者名
      岡本英治
    • 雑誌名

      人工臓器

      巻: 39(3) ページ: 237-238

  • [学会発表] 情報通信と人工心臓2011

    • 著者名/発表者名
      岡本英治
    • 学会等名
      平成23年電気学会全国大会
    • 発表場所
      大阪(大阪大学)
    • 年月日
      2011-03-18
  • [学会発表] 人体通信による体内-体外間通信システムの基礎開発2011

    • 著者名/発表者名
      加藤良都
    • 学会等名
      第23回代用臓器・再生医学研究会
    • 発表場所
      札幌(北海道大学)
    • 年月日
      2011-02-04
  • [学会発表] 体内埋込み人工臓器モニタリング用人体通信の基礎研究2010

    • 著者名/発表者名
      岡本英治
    • 学会等名
      医用アクチュエーション研究会
    • 発表場所
      東京(産総研臨海副都心センター)
    • 年月日
      2010-12-07
  • [学会発表] 生体組織電気特性を利用した体内-体外通信システムの通信特性と評価2010

    • 著者名/発表者名
      加藤良都
    • 学会等名
      第48回日本人工臓器学会大会
    • 発表場所
      仙台(仙台国際センター)
    • 年月日
      2010-11-20
  • [学会発表] 生体組織電気特性を利用した体内-体外通信システムの性能評価2010

    • 著者名/発表者名
      加藤良都
    • 学会等名
      リニアドライブ研究会
    • 発表場所
      仙台(仙台国際センター)
    • 年月日
      2010-11-20
  • [学会発表] 生体組織-電子回路融合式埋込型人工心臓モニタリング2010

    • 著者名/発表者名
      岡本英治
    • 学会等名
      第48回日本人工臓器学会大会
    • 発表場所
      仙台(仙台国際センター)
    • 年月日
      2010-11-19
  • [学会発表] 生体組織電気特性を用いた体内-体外通信システムの実験的性能評価2010

    • 著者名/発表者名
      加藤良都
    • 学会等名
      第49回日本生体医工学会北海道支部大会
    • 発表場所
      札幌(北海道大学)
    • 年月日
      2010-10-04
  • [学会発表] 生体組織の電気伝導性を利用した体内-体外観通信と医療応用2010

    • 著者名/発表者名
      岡本英治
    • 学会等名
      第17回歯科医用工学研究会セミナー
    • 発表場所
      仙台(東北大加齢医学研究所)
    • 年月日
      2010-06-21
  • [学会発表] 生体電気伝導性を利用した体内-体外間通信システムの試作と性能評価2010

    • 著者名/発表者名
      岡本英治
    • 学会等名
      第22回電力関連のダイナミクスシンポジウム
    • 発表場所
      門司(門司港ホテル)
    • 年月日
      2010-05-20

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公開日: 2012-07-19  

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