2020 Fiscal Year Research-status Report

パルス電磁界を用いた体内小型医療デバイスの高精度位置推定システムに関する研究

Research Project

Project/Area Number	18K18376
Research Institution	National Institute of Information and Communications Technology
Principal Investigator	チャカロタイジェドヴィスノプ国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁環境研究室, 主任研究員 (30626883)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords	広帯域パルス電磁界 / 位置推定 / 電磁界解析
Outline of Annual Research Achievements	新たに開発した媒質の分散特性を考慮でき，かつ媒質内に吸収される電磁エネルギーの時間的な変化を定量的に求めることができるアルゴリズムを用いて，実際に人体近傍に置かれたアンテナから放射された電磁界が体内にどの程度吸収されるかを求めた。国際ガイドラインと比較し，電界強度のピーク値をどこまで（アンテナの入力電力に相当する）上げることができるかを調べた。特に体内の様々な位置にアンテナを埋め込んだ場合，国際ガイドラインに定められた制限値の範囲内でアンテナの入力電力を決定する必要がある。次に，人体内部の様々な位置に送信または受信アンテナを置いたときのシミュレーションを高速化するために，大規模のGPUシステムによる周波数依存型FDTD法の並列化を実施した。実装した手法の妥当性を検証するために，誘電体球モデルによるMie散乱界を求めた。その結果，並列化した場合でも精度よく解析ができたことを確認した。並列化することで，約20倍以上の解析時間を短縮することができ，様々な場所でのアンテナ端の受信電圧を効率的に求めることができ，今後の位置推定アルゴリズムの開発に必要なツールとして効率的に数値解析を実施することができる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 推定アルゴリズムの妥当性検証のために，調達したパルス発生器を用いた実測を予定していたが，コロナ禍による2回の緊急事態宣言下での出勤制限により，実験を行うことが困難であった。
Strategy for Future Research Activity	今後，調達したマイクロ波帯（300 MHz- 3 GHz）及びミリ波帯（3 GHz-18 GHz）のパルス発生器を用いて，実験による妥当性を検討する予定である。
Causes of Carryover	これまでの成果を論文に取りまとめて、学会への論文掲載料のためである。
Remarks	本研究課題に関連する論文及び国際学会における成果発表により論文賞及び最優秀論文賞を受賞した。