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メタマテリアルダイプレクサ受信機を用いた信号と電力の同時無線転送システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19F19058
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
審査区分 小区分21020:通信工学関連
研究機関九州大学

研究代表者

Pokharel R.K.  九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (60398568)

研究分担者 BARAKAT ADEL  九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2019年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードWPT / embedded reciever / power and information / compact / metasurface / high efficiency / 無線電力伝送システム / 電力と信号の同時伝送 / DGS共振器 / メタマテリアル
研究開始時の研究の概要

体内埋め込み型センサや医療機器の制御を行うため、電力と信号を同時に伝送するWireless PowerTransfer (WPT)システムは必要とされるが、従来は、信号と電力の伝送のために別々のモジュールが使用されている。本研究では、小型化マルチバンドWPTによる信号と電力が同時伝送される単一モジュールを開発し、電力をMulti-Sine波で伝送し、受信機と整流回路間は、生体の電気特性を考慮した複数共役インピーダンスマチィング技術にて小型化マルチバンドWPTシステムで体内への伝送効率を向上する手法を提案する。最終的に、体内への信号の伝送効率(AC-AC)を80%と電力のAC-DC効率を50%以上の小型化WPTシステムを開発する。

研究実績の概要

In this joint research, we were able to make the so-called artificial dielectrics having negative permeability which is also known as metamaterial that will work for nearfield WPT system. We proposed the condition for such metamaterial, and we also proposed a new type of metamaterial in 3D configuration to satisfy these conditions. We also proposed a single compact and high-efficiency WPT system that can transfer the power and signal concurrently to biomedical implants or embedded medical devices. In the collaborative work, many ideas were invented jointly, and some of them by the host researchers and implemented by the JSPS fellow in a concise period remarkably and effectively. The results were published in many highly referred transactions and international conferences/symposium.We publisehd three works. In Work 1 where simultaneous wireless power and information transfer system using coupled co-existing defected ground structures. In Work 2 where simultaneous wireless power and information transfer system using coupled co-existing defected ground structures and figure-8 inductors is proposed realized. In work 3 where new type of metasurface-inspired geometry was proposed for compact WPT system for biomedical applications. In this study, a new type of metasurface with the stacked configuration is proposed to make it more compact and easy to integrate with the receiver.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Wireless power transfer system rigid to tissue characteristics using metamaterial inspired geometry for biomedical implant applications2021

    • 著者名/発表者名
      R.K. Pokharel, A. Barakat, S. Alshhawy, K. Yoshitomi, and C. Sarris
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 5868-5868

    • DOI

      10.1038/s41598-021-84333-3

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Simultaneous Wireless Power and Information Transfer Using Coupled Co-Existing Defected Ground Structure Resonators2021

    • 著者名/発表者名
      A. Barakat, S. Alshhawy, K. Yoshitomi, and R.K. Pokharel
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs

      巻: 68 号: 2 ページ: 632-636

    • DOI

      10.1109/tcsii.2020.3016385

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Separation-Misalignment Insensitive WPT System Using Two-Plane Printed Inductors2019

    • 著者名/発表者名
      Alshhawy Shimaa、Barakat Adel、Yoshitomi Kuniaki、Pokharel Ramesh K.
    • 雑誌名

      IEEE Microwave and Wireless Components Letters

      巻: 29 号: 10 ページ: 683-686

    • DOI

      10.1109/lmwc.2019.2935621

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Efficient and Compact Dual-band Wireless Power Transfer System through Biological Tissues Using Dual-Reference DGS Resonators2021

    • 著者名/発表者名
      X. Jiang, F. Tahar, T. Miyamoto, K. Yoshitomi, A. Barakat, and R. K. Pokharel
    • 学会等名
      2021 IEEE/MTT-S Int. Microwave Symposium
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High Isolation Simultaneous Wireless Power and Information Transfer System Using Coexisting DGS resonators and Figure-8 Inductors2020

    • 著者名/発表者名
      A. Barakat, R. K. Pokharel, S. Alshhawy, K. Yoshitomi, and S. Kawasaki
    • 学会等名
      2020 IEEE/MTT-S Int. Microwave Symposium
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High Isolation Simultaneous Wireless Power and Information Transfer System Using Coexisting DGS resonators and Figure-8 Inductors2020

    • 著者名/発表者名
      Adel Barakat
    • 学会等名
      2020 IEEE MTT-S International Microwave Symposium (Accepted)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Compact and High Efficiency Wireless Power Transfer System through Biological Tissues for Implant Sensors and Biomedical Implants2019

    • 著者名/発表者名
      Ramesh K. Pokharel and Adel Barakat
    • 学会等名
      Asian Wireless Power Transfer Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Highly Isolated Dual-Band WPT System for Concurrent Transfer of Wireless Power and Data to Biomedical Implants2019

    • 著者名/発表者名
      Adel Barakat
    • 学会等名
      URSI-Japan Radio Science Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Triple-Band Near-Field Wireless Power Transfer System Using Coupled Defected Ground Structure Band Stop Filters2019

    • 著者名/発表者名
      Adel Barakat
    • 学会等名
      2019 IEEE MTT-S International Microwave Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 45% RF-to-DC Conversion Efficiency Wireless Power Transfer System Through Biological Tissues Using Complex Conjugate Impedance Matching Taking Account of Tissue’s Properties2019

    • 著者名/発表者名
      Ramesh K. Pokharel and Adel Barakat
    • 学会等名
      2019 IEEE MTT-S International Microwave Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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