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2012 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, 札幌教養教育センター, 教授 (30240633)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード人工心臓 / ペースメーカ / 経皮情報伝送 / 人体通信 / 生体組織 / 電極インピーダンス / 生体組織ー電極界面抵抗
研究概要

生体と電子回路を融合する次世代式経皮情報通信システムの開発において,最終年度は動物実験用通信デバイスの開発とヤギを用いた動物実験による性能評価,その実験結果をもとに更なる性能向上を目指し生体組織―電極間界面抵抗の簡便な測定法の考案と本通信方式に最適な電極の選択に関する研究を行った.
白金イリジウム電極を用いた体内通信ユニット(直径34mm,厚み10mm)を腹腔内,胸腔内,心膜上に設置すると同時に直腸内通信ユニット(直径22mm,長さ42mm)を肛門から挿入し,体外側通信ユニットを首,耳たぶ,角に設置し,覚醒下のヤギに通信電流を印加し通信実験を行ったところ,28日間の実験でASK変調通信電流7mA(搬送波周波数4MHz,10MHz)で通信速度115kbpsの全二重通信を行うことができた.これは人体通信による世界初の体内ー体外間通信実験であり,通信中の心電図信号解析により心臓生理学的に影響が無いことを確認した.しかし,体外側では表皮―電極間界面の電気環境が,また体内側では生体組織―電極間の安定な機械的接触が通信特性に大きな影響を与えることが明らかになった.
人体通信を応用した体内―体外間通信には電極―生体組織間の電気的・機械的安定な接触が必要であることより,市販のLCRメータを用いた簡便な生体組織―電極間界面抵抗の測定法を考案し,ステンレス,チタン,2種類の銀―塩化銀電極に加え,骨再生足場材料であるチタンメッシュについて,体表上ならびに生体組織電気特性を模擬したファントムを用い生体組織―電極間抵抗の測定を行った.その結果,ステンレス電極が最も生体組織―電極間抵抗が小さく体外側通信ユニット用電極に最適であることが分かった.チタン及びチタンメッシュ電極もステンレス電極に次ぐ小さい生体組織―電極間抵抗を有し,また生体適合性にも優れることより体内側通信電極として期待できると考えられる.

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Transcutaneous communication system using the human body as conductive medium:Influence of transmission data current on the heart2013

    • 著者名/発表者名
      Eiji Okamoto, Sakiko Kikuchi, Hidekazu Miura, Yasuyuki Shiraishi, Tomoyuki Yambe, Yoshinori Mitamura
    • 雑誌名

      J.Bio-Medical Materials and Engineering

      巻: 23(1-2) ページ: 155-162

    • DOI

      10.3233/BME-120740

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new transcutaneous bi-directional communication for monitoring implanted artificial heart using the human body as a conductive medium2012

    • 著者名/発表者名
      Okamoto E, Kato Y, Seino K, Miura H,Shiraishi Y,Yambe Y,Mitamura Y
    • 雑誌名

      Artificial Organs

      巻: 36(10) ページ: 852-858

  • [雑誌論文] Interface of data transmission for a transcutaneous communication system using the human body as transmission medium2012

    • 著者名/発表者名
      Eiji Okamoto ,Yoshikuni Kato ,Kazuyuki Seino ,Yoshinori Mitamura
    • 雑誌名

      J.Artificial Organs

      巻: 15(1) ページ: 99-103

    • DOI

      10.1007/s10047-011-0600-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of transmission electrode for transcutaneous communication system using human body as conductive medium2012

    • 著者名/発表者名
      Sakiko Kikuchi, Eiji Okamoto, Kazuyuki Ohtake, Akira Kuzumi,Yuta Ishida,Yoshinori Mitamura
    • 雑誌名

      Proc of 27th Symposium on Biological and Physiological Engineering

      巻: 27 ページ: 435-438

  • [学会発表] 人工心臓モニタリング用の経皮的情報通信システムの体内通信電極に関する検討

    • 著者名/発表者名
      岡本英治,加藤良都,菊池咲子,情野和幸,久住明良,大竹一嘉,三田村好矩
    • 学会等名
      第51回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡)
  • [学会発表] A new transcutaneous communication system using human body as transmission medium for monitoring implanted artificial heart

    • 著者名/発表者名
      Eiji Okamoto, Yoshikuni Kato, Kazuyuki Seino, Sakiko Kikuchi, Hidekazu Miura, Yasuyuki Shiraishi, Tomoyuki Yambe, Yoshinori Mitamura
    • 学会等名
      The 58th Annual Conference of American Society of Artificial Internal Organs
    • 発表場所
      Fairmont Hotel(Sanfrancisco)
  • [学会発表] Evaluation of transmission electrode for transcutaneous communication system using human body as conductive medium

    • 著者名/発表者名
      Sakiko Kikuchi, Eiji Okamoto, Kazuyuki Ohtake, Akira Kuzumi,Yuta Ishida,Yoshinori Mitamura
    • 学会等名
      27th Symposium on Biological and Physiological Engineering
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
  • [学会発表] 経皮的情報通信における体内埋込みチタンメッシュ電極の性能評価

    • 著者名/発表者名
      菊地咲子,岡本英治,大竹一嘉,久住明良,石田裕也,三田村好矩
    • 学会等名
      第25回代用臓器再生医学研究会
    • 発表場所
      札幌北愉病院(札幌)

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公開日: 2014-07-24  

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