2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of functional periodic structures with frequency selective characteristic and its application to medical electromagnetic environments
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20K04623
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
工藤 孝人 大分大学, 理工学部, 教授 (60225159)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
花田 英輔 佐賀大学, 理工学部, 教授 (90244095)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 周期構造 / 周波数選択 / 電磁波遮へい / シミュレーション / 医療電磁環境 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．FSS と非金属周期構造を組み合わせた構造体による電磁波の反射・透過特性に関する計算機シミュレーション（工藤）： 令和２年度に引き続き，複数層のFSS（Frequency Selective Surface, 周波数選択板）による電磁波の反射・透過・遮へい特性に関し，FDTD（Finite-Difference Time-Domain, 有限差分時間領域）法に基づく３次元計算機シミュレーションを実施し，本格的な導入が始まった５Ｇ通信の周波数帯における周波数特性及び空間特性のデータを取得した．ただし，FSSと非金属周期構造を組み合わせた構造体の電磁波遮へい特性については，有益なデータを取得するに至らなかった．この点については，令和４年度も研究を継続する．
２．遮へい構造体の試作と特性評価に向けた準備（工藤，花田）： 令和４年度に向けて準備を開始したが，コロナ禍の影響で専門業者との打合せを行うことができなかった．
３．医療機関における活用方法の検討（花田）： 令和２年度に引き続き，医療機関における無線通信と有線通信の効率的な併用，及び電磁波遮へい材の活用について検討した．
４．シミュレーション結果の可視化技法に関する検討（工藤，花田）： 令和２年度に引き続き，FDTD法とJava3Dを用いて電磁波諸現象を擬似３次元空間で動画化（時間経過表現及び視点回転表現）する手法を改良することに成功した．この成果により，計算機シミュレーションの有用性及び医療機関における帯域的電磁波遮へいの重要性を更に効果的に可視化することが可能となった．
５．研究成果の発表（工藤，花田）： 上に述べた１～４の研究成果について雑誌論文１編，国内学会及び国際学会における講演論文計７編を発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和３年度の研究計画のうち，FSSと非金属周期構造を組み合わせた構造体による電磁波の反射・透過特性に関する計算機シミュレーションについては，有益なデータを取得するに至らなかった．また，令和４年度の研究計画のうち，遮へい構造体の試作と特性評価について令和３年度中に専門業者との打合せ等を行い，工程表を作成する予定としていたが，コロナ禍のため打合せの機会を設けることができなかった．以上の理由により，「やや遅れている」と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
１．複数層のFSSによる電磁波の反射・透過特性に関する計算機シミュレーション及びFSSと非金属周期構造を組み合わせた構造体による電磁波の反射・透過特性に関する計算機シミュレーションの継続（工藤）： 令和３年度に引き続き，同型または異型の複数層のFSSによる電磁波の反射・透過・遮へい特性，及びFSSと非金属周期構造を組み合わせた構造体による電磁波の反射・透過・遮へい特性に関し，FDTD法に基づく３次元計算機シミュレーションを継続して実施し，マイクロ波帯における周波数特性及び空間特性の詳細なデータを取得する．シミュレーション用のソース・コードの作成及びデータ処理に関しては，研究代表者（工藤）が所属する講座の大学院生に研究補助を依頼する．
２．シミュレーション結果の可視化技法に関する検討の継続（工藤，花田）： 擬似３Ｄ表示，アニメーションによる時間経過表現などを活用し，シミュレーション結果の可視化技法，即ち，効果的な視覚表示方法についての検討を継続する．
３．遮へい構造体の試作と特性評価（工藤，花田）： コロナ禍の影響で専門業者との打合せが進まず，現時点で工程表もできていないが，可能な限り，試作と特性評価の実施に向けて努力する．ただし，日程的に実施が困難と判明した時点で，研究計画調書の「研究が当初計画どおりに進まないときの対応」に記したとおり，計算機シミュレーションに重点をおいて研究を遂行する．
４．医療機関における活用方法の検討（工藤，花田）： 令和３年度に引き続き，医療機関における無線通信と有線通信の効率的な併用，及び医療電磁環境における電磁波遮へい材の具体的な活用指針について検討する．
５．研究成果の発表（工藤，花田）： 得られた研究成果を速やかに国内外の学会等で発表するとともに，論文誌への投稿の準備を進める．
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| Causes of Carryover |
（理由）
研究代表者（工藤）分については，成果発表を予定していた国内学会等がコロナ禍ですべてオンライン開催になったこと，及び研究打合せで予定していた出張がコロナ禍の移動制限で実施できなかったことから，旅費に未使用額が生じた．研究分担者（花田）分については，令和２年度からの繰越金があり，コロナ禍で令和３年度に配分された調査旅費・打合せ旅費をほぼ全額使用しなかった上，購入したノートPCが予想より安価であったため，物品費も若干残った．即ち，令和２年度の繰越額がほぼそのまま残っている状況である．
（使用計画）
研究代表者（工藤）分のうち，まず旅費については，当初計画に加えて新たな国内・国際学会への投稿・参加を検討し，採択され，かつ，現地開催の場合，その旅費及び参加登録費に充てる．研究分担者（花田）分については，新型コロナの影響が小さくなることを前提として，国際学会における発表を計画している．これがオンライン化した場合には旅費が残ることになるが，国内学会への出張は可能のため，成果発表に振り向けることを計画する．また、これまでの科研費で購入した測定機器の校正を行うことも計画している．
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