2020 Fiscal Year Research-status Report
新たな電波利用の安全性担保に向けた植込み型医療器EMI評価技術の展開研究
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19K04504
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
日景 隆 北海道大学, 情報科学研究院, 助教 (30312391)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 体内植込み型医療機器 / EMI / 電磁界シミュレーション / 干渉電圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
体内植込み型医療機器(心臓ペースメーカ/ICD)の電磁干渉影響(EMI)評価について，世界最高水準の感度と試験汎用性を両立する新規センサー（擬似ペースメーカ）の開発により実現することを目的に検討を行っている。2年目にあたる本年度は以下の研究を実施した。
(1) 初年度開発した超小型疑似ペースメーカ装置（EMI評価センサ）を用いて，第5世代移動通信システム(5G)の周波数・波形を再現した試験を実施した。EMI評価センサは外部電磁界の照射に起因してペースメーカ内部回路において生じる干渉信号を高精度に再現した信号を取得可能であり，これによりEMI信号波形の周波数特性や振幅特性が得られる．5G Sub-6GHz周波数帯の電波による植込み型ペースメーカ(PM)EMI評価のための干渉信号測定を実現し，基本特性の取得がなされた。
(2) 複数の周波数帯におけるワイヤレス電力伝送(WPT)充電装置近傍における植込み型医療器EMI評価を目的として，電磁界シミュレーションに基づくPM-EMI評価法の検討を実施した。外部電磁界の照射に起因してペースメーカ装置内部回路に発生する干渉信号の推定を実現した。さらに，開発した装置を用いてWPT充電装置の電磁干渉影響特性の評価を実施し，植込み型医療機器の実機による試験結果との比較から本研究課題開発技術の有効性を実証した。
これら研究成果について，国内・国外の学会において成果公表を行った。さらに海外論文誌に投稿し採録された。今後，取得されたEMI干渉測定データをデータベース化し活用するための検討に発展させ，これにより継続的な電波利用機器の開発および普及促進に必要不可欠である安全性担保に資するあらたなEMIテストベッド実現を目指す。
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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
本研究は計画書記載の各項目について以下のように進捗している。
(1) 携帯電話，無線LANあるいはRFID等より高い周波数帯を利用する5Gの周波数帯におけるPM-EMIに評価については，我が国も含め世界的に未実施でありデータがなかった。初年度の研究において，体内植込み型医療機器(心臓ペースメーカ/ICD)のEMIデータ取得のための測定系構築を行った。本年度は，5G Sub-6GHz帯の変調信号を用いたEMIデータの取得を実現し，3G/4G周波数帯のEMIデータとの比較を行い成果を公表した。5G Sub-6GHz周波数帯電波による体内植込み型医療機器EMI信号の取得は世界初である。
(2) 電気自動車(EV)等の充電に用いるWPT機器については，不要放射が問題となっており，すでに提案者らはPM-EMI試験を実施して植込み型医療器において無視できない干渉影響が観測されることを明らかにしている。WPT機器はEV充電用のLF帯，モバイル機器充電用のHF帯など使用周波数帯が複数あり，ペースメーカEMI評価センサー構築のためには，複数の周波数帯におけるEMI特性を精度よく取得する必要がある。初年度検討を行った数値シミュレーションを用いたPM-EMI特性評価法を発展させ，本年度は，植込み型医療器の内部回路を模擬するフィルタおよび増幅回路を再現することで，外部電磁界の照射に起因して装置内部回路に発生する干渉信号の推定を実現した。
以上より，当初提案していた本研究計画にほぼ沿った形で研究が進められており，すでに海外の論文誌における成果公表がなされているなどから，順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度であるため，目標として挙げた項目について研究成果を取り纏め，さらに，可能であればPM-EMI評価法の規格化に向けた課題抽出，より広範な電波利用機器に対する応用可能性について検討する．提案技術に関し，植込み型医療器への電磁干渉評価における優位性および実現可能性について明らかにする．本研究で取得されたEMI干渉測定データをデータベース化し活用するための検討に発展させ，これにより継続的な電波利用機器の開発および普及促進に必要不可欠である安全性担保に資するあらたなEMIテストベッド実現を目指す。これら研究成果について，権利申請，および国内・国外の学会における研究報告，論文投稿等積極的な成果公表を行う．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの影響で，本研究に関するいくつかの打合せおよび会議予定がキャンセル，あるいは延期されている。ただし，研究を進める上での重要な打ち合わせ等は可能な限りオンラインで実施しており，かつ成果公表についても2021年度の夏以降に開催予定であり、すでに複数の論文を投稿済みで参加を予定している。
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