Development of a novel wireless neural recording technology by distributed multiple communication

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K13118
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology
• Principal Investigator: 安藤 博士 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳情報通信融合研究室, 主任研究員 (00638794)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 体内外無線通信 / UWB

Outline of Annual Research Achievements

人体頭部における体内外無線通信を模擬した頭部ファントム測定治具を開発し、人体特性を模擬した液体ファントムと共に利用して、体内外無線通信に利用するUWB無線通信の指向性や干渉性など、体内外アンテナとの伝送特性を評価した。
用いるアンテナとして、汎用UWBアンテナと、体外受信側アンテナに受信感度を10dBほど改善するLNAを搭載するなど、専用に開発したUWBアンテナの２種について評価した。評価指標にはネットワークアナライザを用いてS21特性を求めた。評価方法として、液体ファントム内に配置した送信アンテナと、それに対向するように配置した液体ファントム外の受信アンテナについて、両者の間隔距離を5mmごとに、両者の位置ずれを6.5mmごとに、両者の対面角度を45度ごとに変更して行った。
汎用UWBアンテナにおいて、間隔距離の評価では5mm・位置ずれなし・対面角度０度の最も通信条件が良い場合にS21はおよそ-37dBであった。これに対し、15mmの間隔距離では-52dBと約15dB悪化した。つぎに位置ずれが最大の32.5mmでは、7~10dBほど悪化し、対面角度90度では2dBほどの悪化にとどまった。
専用UWBアンテナにおいて、LNAを用いない場合、間隔距離の評価では5mm・位置ずれなし・対面角度０度の最も通信条件が良い場合にS21はおよそ-32dBと汎用アンテナに比べて5dBの改善効果が見られた。一方で、15mmの間隔距離では-51dBと約19dB悪化し、汎用アンテナに比べて4dBほど劣化した。位置ずれが最大の32.5mmでは、7~10dBほど悪化し、対面角度90度では最大10dB以上悪化する場合があり、専用アンテナでは角度方向に対する感度が高いことが判明した。
LNAを用いた場合、用いない場合に対して10~15dBほどの改善効果があり、想定通りであった。