例題:心臓ペースメーカー電極のモデリング

パッケージ HiPhi
入力ファイル Pacemaker.MIN, Pacemaker.HIN, Pacemaker.SCR, Ground.OTL, Insulator01.OTL, Insulator02.OTL
Download Pacemaker3D.zip
説明 血液が充満した心腔内から心筋に埋め込まれたペースメーカーによる電界分布および総電流の測定です。立ち上がり時間および立ち下がり時間が0.1 ms、パルス幅0.6 ms、電圧5.0 Vのパルスを印加します。
結果

参考文献『高周波およびマイクロ波周波数における生体組織の誘電特性の集成 (Compilation of the Dielectric Properties of Body Tissues at RF and Microwave Frequencies )』(C. Gabriel, 1996)によると、媒体の電気的特性については、心筋(EpsiR = 2.0E5, シグマ = 0.1 S/m)および血液(EpsiR = 3000, シグマ = 0.7 S/m)について以下の値が示されている。0.1 msの立ち上がり時間において、変位電流は電流密度の1%未満を占めるため、電流の流れはほぼ純粋に伝導によるものである。この場合、電解質空間内のすべての点における電圧は印加電圧に比例するため、静電界解で十分である。HiPhiの表面積分関数によると、プローブは筋肉に対して3.057 mAのピーク電流を放出していることが示されている。

コメント

この形状およびパラメータは、論文『Finite element modeling of pacemaker electrode for time varying excitation』(S. Kalra、M. Nabi、第32回欧州モデリング・シミュレーション会議論文集)に記載されたものを再現したものであり、ComSol Application Gallery内の5つのエントリセットとして提供されています。同論文では時間依存の3次元計算について記述されていますが、時間的変動の表現は必須ではありません。デバイスに対する3次元アンカーの影響は小さいです。EStatコードを用いた2次元モデルでは、放出電流は約2.932 mAとなり、ほぼ同等の値が得られます。