著者

石幡 浩志 庄司 茂 島内 英俊

出版者

東北大学

雑誌

萌芽研究

巻号頁・発行日

2003

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本研究の目的は齲蝕等の病変および補綴学的要求により、歯科学的術式によって歯の歯髄が除去された状態、すなわち失活歯の内部に生ずる歯髄腔内に、微小な無線通信媒体を設置し、これに内蔵したセンサーによって生体内情報を計測する基本的手法を確立することである。今年度は動物(犬)を用い、実際に歯内に無線通信媒体(RFID)を埋設し、埋設した装置と実際の通信が可能であるかどうかを検証した上、その耐久性と生体に対する安全性を評価し、さらにこれらの手法を実際の生体計測に利用するための具体例を提示した。まず、生体内に設置した無線ICタグ通信媒体との通信を想定し、制御を実施するために用いる電波として、硬組織および軟組織を同時に透過しうる短波領域を用いた。この帯域をカバーするRFIDチップ(ISO/IEC15693 chip 13.56MHz : SRF55V10S, Infineon Technologies)をもとに無線ICタグを顕微鏡下にて製作した。ビーグル犬の右側犬歯を抜髄、根管充填を実施したのち、試作ICタグを根管内に埋設した。リーダー(FPRH100, 500mW, Feig, Weilburg, Germany)と試作ICタグとの通信距離は口腔内への設置前で30mm、設置後はおよそ25mmであり、短波領域では、軟組織、硬組織を通じて生体が著明なバリアーとはならなかったことが示された。一方で、埋設された通信媒体は一両日後には機能を停止した。口腔内にRFID等の無線通信媒体を設置する手法は確立したと思われるが、これを長期にわたって運用するには埋設する無線通信媒体に高度の耐久性を備える必要があると思われる。口腔内に設置した無線通信媒体を用いた生体計測として、温度、pH、圧力等を利用することが挙げられる。本研究では、歯周外科治療の歯周組織の治癒および組織再生を促すための術後におけるリハビリテーションを効果的に行うために、これら無線ICタグを生体内に設置する方法が有意義であると考え、実際に生体にレーザー照射による物理的刺激を加えた際の生体反応をシミュレーションし、生体内に設置した計測システムの利用法を模索した。その結果、生体に可視短波長領域(緑色)レーザー照射実施すると、抗アポトーシス効果が生ずることが明らかとなった。すなわち、歯周治療における組織の細胞死を抑止する手法としてのレーザー照射が有用であり、その際、歯周組織生体に対するレーザー光の照射量を正確に計測する方法およびその後の組織反応を経時的に把握するため、無線通信媒体を歯周組織内に設置する手法が有用であると思われた。

著者

石幡 浩志 島内 英俊 静谷 啓樹 安田 一彦 庄司 茂 山田 志保子

出版者

東北大学

雑誌

基盤研究(B)

巻号頁・発行日

2005

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ISO/IEC15693におけるRFIDの通信周波数は短波帯(13.56MHz)であり,この帯域の電波については生体軟組織を通過することは既に確認されている。本研究以前に、本研究実施者の研究により、歯の内部に無線ICタグが格納された際,比較的電子密度の高い硬組織を電波が通過できる可能性について、中波帯の小型RFIDタグを用い,これをヒト抜去歯内部に格納した際の影響は、5パーセント未満の通信距離の減少にとどまり、少なくともRFIDをヒトの歯の内部に格納しても,外部にあるリーダーとの通信にはさほど影響を与えないことがわかった.そこでまず本研究では、SUICAやエディなどのセキュリティ機能を持つRFIDが使用される周波数帯である13.56MHzにおけるRFIDの口腔内設置を念頭に、ISO/IEC15693(近傍型)RFIDを用いて,直径3mm,長さ8mmの小型無線ICタグを作成,埋め込み前の状態で3cmの通信距離を確保した.これをビーグル犬における歯内療法を実施した犬歯歯髄腔内部に設置したところ,約0.5W出力を有するハンディリーダ・ライター(FPRH100:マイティーカード株式会社)を用いて,口腔周囲組織を介して顔面側方部から口腔外にあるリーダーと通信可能であることが実証された。そしてその際の通信距離は2.5cmと推定された.さらに、この試作したRFIDが口腔内に設置された状態で、携帯電話に内蔵したリーダー通信を実施するため、リーダーの小型化を実施したところ、幅1cm、長さ3cm厚さ2mmのアンテナから、口腔内にあるRFIDへの通信が可能となった。携帯電話と口腔内に設置したRFIDの通信はステルス性が高く、セキュアな本人確認に威力を発揮すると見られるが、充分な通信距離を確保し,かつ情報漏洩を防止する観点から,通信距離を10cm程度にコントロールするのが適切と思われる.

著者

玉澤 かほる 板垣 由美 井川 資英 米田 栄吉 福田 俊男 石幡 浩志

出版者

東北大学

雑誌

基盤研究(B)

巻号頁・発行日

2000

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本研究は,高周波プラズマ状態のガス雰囲気中で,有機物を迅速に分解除去して滅菌効果を得ることを目的としており,研究した結果,以下の成果を得た.1)フォトレジストをウエハに塗布して酸素ガスにてプラズマ処理(アッシング装置:PACK-1,ワイエイシイ社)した.レジストの膜厚(膜厚計にて測定)は,ウエハを石英ラックに水平でなく垂直に設置した方が,また出力が大きいほど,放電方式が同軸電極より対向電極の方が,減少量が大きかった.2)細菌芽胞を塗布した試料を,対向電極方式でプラズマ処理した.試料をトリプトケース培地にて培養すると,ヒータ温度が高いほど,処理時間が長いほど,出力が大きいほど,芽胞の死滅効果は大となった.ヒーター温度60℃,10分間のプラズマ処理により,芽胞B.Stearothemophilus10^4を塗布した試料10例すべてが培養陰性を示した.非プラズマ処理群(ヒーター温度60℃,100℃,140℃)では,試料は全て陽性培養であった.これより,プラズマ処理時の殺菌効果は,熱効果でなくプラズマ本来の物理的効果に依存することが明らかとなった.3)過酸化水素・低温プラズマ滅菌装置(STERRAD^*100R,ジョンソン&ジョンソン,ST装置)の滅菌機序を検討した.チャンバ内にバイオロジカルインディケータ(BI,ジョンソン&ジョンソン)を置いて電源を投入し,表示パネルの処理完了時刻の25分前に故意に電源を切ってプラズマ行程をスキップした.培養されたBIは10検体すべて陰性であった.この結果は,ST装置では,プラズマ行程前に,滅菌処理が既に完了しており,滅菌の主体はプラズマではなく過酸化水素ガスの薬理作用に依存していることを示唆するものである以上より,本研究で開発した装置は,過酸化水素などの薬剤を併用しないで,プラズマのみで滅菌効果を得ることのできる新しい画期的な滅菌方法である.