2019 Fiscal Year Research-status Report
医療・ヘルスケアを目的とした磁界方式人体通信システムの開発研究
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18K12152
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| Research Institution | Niigata Institute of Technology |
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Principal Investigator |
伊藤 建一 新潟工科大学, 工学部, 教授 (10288251)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 信号伝送損失の測定 / 信号伝送損失の改善 / 生体安全性の評価 / 通信特性の評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度の研究成果は，以下の通りである．
1. ベクトルネットワークアナライザを用いた信号伝送損失の測定と改善：本年度では，送信コイルを胸部に配置し，送受信コイルの向きが直角となる，より実際的な状況について解析した．信号伝送損失の改善も昨年度と同様に2種類の共鳴結合で試みた．解析周波数は100 kHz～10 MHz，送受信コイル間距離は40～60 cmとした．周波数特性は，基本的にこれまでと同様な傾向を示したものの，昨年度の直線状に配置した結果と比較すると，どの結合方式においても，同じコイル間距離における損失が15～20 dB程度悪化する結果となった．また，同様な条件で数値電磁界解析も実施し，体内電界強度と局所SARを評価し，生体への安全性に問題はないことを確認した．
2. 通信特性の評価：測定した信号損失周波数特性に基づいて，各結合方式の通信路インパルス応答を逆離散フーリエ変換によって算出し，計算機シミュレーションにより通信特性を評価した．2種類の共鳴結合は，適応等化技術を用いると，BER=0.001を実現するSN比で，それぞれ9.0～9.5 dB，17.0～21.5 dB程度雑音特性が良好になることを確認した．
3. マッチチングネットワークを用いた信号伝送損失の改善：Lセクションマッチングネットワークを用いた2コイル無線電力伝送システムについて検討した．搬送周波数2MHz，送受信コイルの相互インダクタンス38.0 nH（結合係数0.011）条件において，マッチングネットワークを調整することで，最大電力伝達効率0.61を達成できることを確認した．また，シミュレーションによって，送受信コイルの位置に応じた相互インダクタンスを動的に推定することによって，その位置関係における最適な電力伝送効率を実現できる可能性を示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
基本的に当初の研究計画どおりに実施できた．
各研究成果は，国際会議（JSST 2020，福島）などでの発表を予定している．
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には、当初計画の方針で研究を推進する予定である。
年度前半は，実際に心電図のような生体計測データを通信可能なウェアラブル端末を試作し，これまでの知見の有効性について検証する．
年度後半は，これまでの結果をまとめ，磁界方式人体通信システムの設計手法を確立する．その際，解析が不十分な点においては，追加で検討する．
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| Causes of Carryover |
磁界方式人体通信システムの設計手法をまとめる際，追加で解析や計測を実施する可能性がある．2019年度に生じた残額は，その際の各種購入費に充てる．
また，コロナウィルスの影響で，予定していた学会発表が延期になったため，旅費や参加費が未使用になった．今年度，開催される時に使用する．
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