大阪大学基礎工学研究科 未来ラボ「デザインバイオニクス研究拠点形成」 MEMS人工内耳および振動流型人工心臓の開発 大阪大学 基礎工学研究科 機能創成専攻 機能デザイン領域 川野 聡恭 MEMS人工内耳の研究では，無電源・完全埋め込み型人工聴覚器の創製を目指している．これまでに，生体 の蝸牛における基底板を模擬した音響センサ，すなわち，人工基底膜（BAM; Bionic auditory membrane）を 開発している．そして，BAMを中核とする聴神経刺激装置を開発し，モルモットを用いた動物実験により装置が 聴覚の再生に有効であることを示している．人工心臓の研究では，牛血あるいは山羊を用いた動物実験，外 シャントによる新術式の提案，非構造格子による非ニュートン血液流の数値解析等を行っている． ＭＥＭＳ技術を用いた人工内耳の開発 振動流型人工心臓 •自吸機能 •シンプルな構造 •小型化が容易 •特許技術 •ＱＨ特性の直線性 MEMS技術により圧電性材料であるP(VDF-TrFE)の振動膜を製作し，生体の蝸牛における基 底板を模擬した音響センサ，すなわち，人工基底膜を開発した．人工基底膜の形状を台形状に 設計し，微小薄膜電極を多数配置することで，周波数弁別・音圧/電圧変換を実現した． Organ of corti Cochlear nerve Scala tympani Microscope Oscilloscope Laser Doppler vibrometer Function generator Closeup 外シャント手術用ブースターポンプの開発 Speaker Guinea pig モルモットの蝸牛管形状に適応する人工基底膜を新たに開発し，蝸牛管内部に設置した状態 で音の入射に対する振動特性を計測した．外耳道より音を入射すると，人工基底膜の振動は基 底板と同様の周波数依存性を示した． 動物実験による有効性の検討 振動流型人工心肺の開発 大静脈への挿入を目的とした 小型VFPの開発とその特性計測 主要な研究業績 Hirofumi SHINTAKU,Takayuki NAKAGAWA, Dai KITAGAWA, Harto TANUJAYA, Satoyuki KAWANO, and Juichi ITO, Development of Piezoelectric Acoustic Sensor with Frequency Selectivity for Artificial Cochlea, Sensors and Actuators A: Physical, Vol. 158, Issue 2 (2010), pp. 183-192. Hirofumi SHINTAKU, Takashi TATENO, Nobuyoshi TSUCHIOKA, Harto TANUJAYA, Takayuki NAKAGAWA, Juichi ITO, and Satoyuki KAWANO, Culturing Neurons on MEMS Fabricated P(VDF-TrFE) Films for Implantable Artificial Cochlea, Journal of Biomechanical Science and Engineering, Vol.5, No. 3 (2010), pp. 229-235. Hirofumi SHINTAKU, Tsubasa YONEMURA, Kazuaki TSURU, Takashi ISOYAMA, Tomoyuki YAMBE, and Satoyuki KAWANO, Oxygenation to Bovine Blood in Artificial Heart and Lung Using Vibrating Flow Pump: Experiment and Numerical Analysis Based on Non-Newtonian Model, Journal of Fluid Science and Technology, Vol. 5, No. 2 (2010), pp. 292-304. BAM Amp 100k times Satoyuki KAWANO, Takashi ISOYAMA, Shin-ichi KOBAYASHI, Hirokuni ARAI, Kouki TAKIURA, Itsuro SAITO, Tsuneo CHINZEI, Yusuke ABE, Tomoyuki YAMBE, Shin-ichi NITTA, Kou IMACHI, and Hiroyuki HASHIMOTO, Miniature Vibrating Flow Blood Pump Using a Cross-Slider Mechanism for External Shunt Catheter, Artificial Organs, Vol. 27(2003), pp. 73-77. 10 mm Integrated BAMを用いて，モルモットの電気聴性脳幹反応 (eABR; electrically evoked auditory brainstem response)を計測し，聴覚再生に対する有効性を示した． Satoyuki KAWANO, Junko YAMAKAMI, Kenjiro KAMIJO, Hiroyuki HASHIMOTO, Tomoyuki YAMBE, Shin-ichi NITTA, Computational Design of Vibration Pumping Device for Artificial Heart, Trans. ASME., J. Pressure Vessel Technology, Vol. 123(2001), pp. 525-529.
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