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次世代インプラント医療のための高信頼通信によるセンシング・コントロール技術の融合

研究課題

研究課題/領域番号 21H01325
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分21020:通信工学関連
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

安在 大祐  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40611116)

研究分担者 伊藤 孝弘  広島市立大学, 情報科学研究科, 講師 (00805583)
田中 宏和  広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (40551388)
朔 啓太  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (40567385)
島崎 拓則  滋慶医療科学大学, 医療科学部, 准教授 (80833722)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
2023年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワードインプラント通信 / 生体センシング / MACプロトコル / インプラント医療機器 / インプラント無線通信
研究開始時の研究の概要

医療機器の高度化を背景に、体内埋込み型のインプラント医療機器やバイタルセンサを相互に無線接続した新しい形態の医療が注目を集めている。このようなインプラント医療機器では従来のモニタリングに限定されていたインプラント通信とは異なり、センシング・コントロールの観点からのインプラント通信の研究開発が求められる。このような新しいインプラント医療機器を実現するために、特定のセンサを必要としない生体データセンシングと多数のインプラント機器でセンシングされた情報に基づいたリアルタイムな高度制御を実現するセンサフリーな生体情報センシングとインプラント通信による精度の高いコントーションの融合技術の開発を行う。

研究成果の概要

本研究は精度の高いセンシングとインプラント通信による精度の高いコントロールの融合を目指し、安全・安心な生活環境を支える次世代インプラント医療への寄与することが目的である。本研究開発は多元接続方式による複数バイタルデータ収集法の確立、②人体電気定数の推定に基づく生体情報センシング技術の開発、について研究開発を実施した。UWB通信を前提とした多元接続方式プロトコルの開発を行い、信頼性の高い生体通信が可能であることを検証した。加えて、人体電気定数による生体情報センシング技術の開発においては、比誘電率の推定値に基づいた体内水分量の推定方式の検討を行い、実験評価により本提案方式の有効性を検証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究開発成果は信頼性の高いインプラント通信技術とセンシングデータに基づく高精度制御の融合を目指しており、両者の融合技術の確立は学術的意義の大きい成果と考えられる。インプラントセンサによる制御まで実現できる技術の確立は新規医療技術への展開も可能となる社会的意義の観点でも重要な成果として期待できる。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] University of Erlangen-Nuremberg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Oulu(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Erlangen-Nuremberg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a Wearable System for the Detection of Ingestible Medication Based on Electromagnetic Waves2024

    • 著者名/発表者名
      J. Hoshino, J. Hyry, T. Kobayashi, D. Anzai
    • 雑誌名

      Electronics

      巻: 13(3) ページ: 543-543

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cost-Efficient Real-Time Adaptive Location Tracking with Interacting Multiple Transition Model for Implantable Medical Device2023

    • 著者名/発表者名
      D. Dmitrieva, D. Anzai, J. Kirchner, G. Fischer, J. Wang
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Electromagnetics, RF and Microwaves in Medicine and Biology

      巻: 7(2) ページ: 102-109

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cost-Efficient Real-Time Adaptive Location Tracking With Interacting Multiple Transition Model for Implantable Medical Device2022

    • 著者名/発表者名
      Dmitrieva Daria、Anzai Daisuke、Kirchner Jens、Fischer Georg、Wang Jianqing
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Electromagnetics, RF and Microwaves in Medicine and Biology

      巻: TBD 号: 2 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1109/jerm.2022.3221068

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ambient Environmental Parameter Estimation for Reliable Diffusive Molecular Communications2022

    • 著者名/発表者名
      S. Toriyama, S. Hasegawa, J. Kirchner, G. Fischer, D. Anzai
    • 雑誌名

      Future Internet

      巻: 14 (11) ページ: 311-311

    • 関連する報告書
      2022 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] Heat Stroke Prevention in Hot Specific Occupational Environment Enhanced by Supervised Machine Learning with Personalized Vital Signs2022

    • 著者名/発表者名
      Shimazaki Takunori、Anzai Daisuke、Watanabe Kenta、Nakajima Atsushi、Fukuda Mitsuhiro、Ata Shingo
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 22 号: 1 ページ: 395-395

    • DOI

      10.3390/s22010395

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantification and Visualization of Reliable Hemodynamics Evaluation Based on Non-Contact Arteriovenous Fistula Measurement2022

    • 著者名/発表者名
      Iwai Rumi、Shimazaki Takunori、Kawakubo Yoshifumi、Fukami Kei、Ata Shingo、Yokoyama Takeshi、Hitosugi Takashi、Otsuka Aki、Hayashi Hiroyuki、Tsurumoto Masanobu、Yokoyama Reiko、Yoshida Tetsuya、Hirono Shinya、Anzai Daisuke
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 22 号: 7 ページ: 2745-2745

    • DOI

      10.3390/s22072745

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A Study of Reference Range Based on Non-Contact Arteriovenous Fistula Measurement2023

    • 著者名/発表者名
      T. Shimazaki, R. Iwai, Y. Kawakubo, M. Fukuhara, H. Aono, J. Mitsudo, Y. Hayashi, S. Ata, T. Yokoyama, T. Hitosugi, D. Anzai
    • 学会等名
      BioEM2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Technical Advancement in Dependable BAN in IEEE 802.15.6ma2023

    • 著者名/発表者名
      D. Anzai
    • 学会等名
      IEEE PIMRC2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Study on Stenosis Detection Based on Non-Contact Thrill Wave Imaging and Gradient-Boosting Decision Tree2023

    • 著者名/発表者名
      T. Shimazaki, Y. Kawakubo, R. Iwai, M. Fukuhara, H. Ando, J. Mitsudo, Y. Hayashi, S. Ata, T.i Yokoyama, D. Anzai
    • 学会等名
      IEEE ISMICT2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study on Stenosis Detection Based on Non-Contact Thrill Wave Imaging and Gradient-Boosting Decision Tree2023

    • 著者名/発表者名
      T. Shimazaki, Y. Kawakubo, R. Iwai, M. Fukuhara, H. Ando,J. Mitsudo, Y. Hayashi, S. Ata, T. Yokoyama, D. Anzai
    • 学会等名
      IEEE ISMICT 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fundamental MAC Performance Evaluation Under Multiple IEEE802.15.6ma BAN Co-Existence2023

    • 著者名/発表者名
      D. Anzai, R. Inuzuka, M. Kim, T. Kobayashi, M. Hernandez, R. Kohno
    • 学会等名
      IEEE ISMICT 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance evaluation on UWB implant device localization based on frequency-domain information2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishikawa, D. Anzai, J. Wang
    • 学会等名
      BioEM2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental evaluation of body water content estimation based on complex relative permittivity measurement2022

    • 著者名/発表者名
      T. Asai, D. Anzai, J. Wang
    • 学会等名
      BioEM2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] BAN環境におけるFDTDを用いた電波伝搬解析と伝搬損に基づいたヒトの動作判定2022

    • 著者名/発表者名
      栗原涼輔,伊藤孝弘,田中宏和
    • 学会等名
      電子情報通信学会ヘルスケア・医療情報通信技術研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] LSTMを用いたSmartBANチャネル移行のための干渉予測手法2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝弘,中前葵,山中仁昭,田中宏和
    • 学会等名
      電子情報通信学会ヘルスケア・医療情報通信技術研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] SmartBANにおける制御チャネルビーコンの衝突回避に関する実験的検証2022

    • 著者名/発表者名
      平松樹,伊藤孝弘,田中宏和
    • 学会等名
      電子情報通信学会ヘルスケア・医療情報通信技術研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Personalized WBGT計を用いた新しい熱中症対策装置の開発2022

    • 著者名/発表者名
      島崎拓則,阿多信吾,川久保芳文,安在大祐
    • 学会等名
      電子情報通信学会ヘルスケア・医療情報通信技術研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 非接触撮像による動静脈瘻(AVF)の新しい定量的測定法2022

    • 著者名/発表者名
      岩井瑠美,島崎拓則,川久保芳文,鶴本雅信,林博之,田蒔正治,大塚紹,深水圭,阿多信吾,安在大祐
    • 学会等名
      電子情報通信学会ヘルスケア・医療情報通信技術研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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