| 研究課題/領域番号 |
20K04423
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
柴 建次 東京理科大学, 先進工学部電子システム工学科, 准教授 (10343112)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 経皮電力伝送 / 寄生容量 / ワイヤレス電力伝送 / 患者漏れ電流 / 人体抵抗 / 高周波絶縁トランス / 高周波患者漏れ電流 / 人体インピーダンス / 空芯偏平型経皮トランス / 人体モデル / 巻線間容量 / 医療機器 / 高周波漏れ電流 / 経皮エネルギー伝送 / 絶縁樹脂 / 容量結合 / 漏れ電流 / IEC60601-1 / 絶縁トランス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
送電コイルと受電コイルの磁界共振を利用し，体内埋込型補助人工心臓などの医療機器に，高効率でワイヤレス電力供給する方法（経皮電力伝送）がある．これらの送電コイルは皮膚の上に置かれ，受電コイルは体内に埋め込まれる（経皮トランスと呼ぶ）．経皮トランスは，あらかじめ絶縁樹脂により防水処理を施すが，100k～8MHzの高周波電圧が印加されているため，絶縁樹脂中の容量成分を通過して高周波電流が人体に漏れることがわかってきた．安全規制値を大きく超える高周波患者漏れ電流Iは，どのように発生しているのか，また，これを減衰させる方法について解析と実験から明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
送電コイルと受電コイルの磁界共振を利用し，体内埋込型補助人工心臓などの医療機器に，高効率でワイヤレス電力供給する方法（経皮電力伝送）がある．これらの送電コイルは皮膚の上に置かれ，受電コイルは体内に埋め込まれる（経皮トランスと呼ぶ）．経皮トランスは，あらかじめ絶縁樹脂により防水処理を施すが，100k～20MHzの高周波電圧が印加されているため，絶縁樹脂中の容量成分を通過して高周波電流が人体に漏れてしまう．本研究ではこれを高周波患者漏れ電流と名付けは，発生場所，流れるルート，電気等価回路，安全の閾値以下に低減させることは可能かなどの疑問を，解析と実験から明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
経皮電力伝送システム（TETS）の電磁安全性はまだわかっていないことが多い．本研究により，15W時には10mAを超える高周波患者漏れ電流Ipが存在していること，その周波数は伝送周波数だけでなく，その70倍近い高調波まで含まれていることが，世界で初めて実験及び解析から明らかにした．人体に装着したTETSの等価回路も作ることができ，さらには，Ipの低減方法として，高周波絶縁トランスの設計・試作も行い，Ip を実際に10mA以下に抑制することにも成功した．
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