| 研究課題/領域番号 |
21K18307
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分61:人間情報学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
門内 靖明 東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (90726770)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 22,620千円 (直接経費: 17,400千円、間接経費: 5,220千円)
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| キーワード | テラヘルツ波 / 生体計測 / 光音響効果 / ビームステアリング / アンテナ / 光音響 / レーダー / 導波路 / 生体信号 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電磁波の反射位相に着目したセンシングにより、センサを皮膚に近づけるだけで非接触的に生体電気信号を計測する技術の実現を目指す。一般に電磁波は低周波なほど皮膚下に深く到達可能な一方、高周波なほど空間分解能が向上する。このトレードオフ下で、本提案に最適な電磁波の周波数を決定する。次に、反射位相をパターン計測するためにセンサアレイを構築する。ピクセルごとに反射波と参照波との非線形検波を行って位相を個別に検出できるようにする。そして、上記で作製されたセンサを用いて、健康状態のモニタリングおよび身体動作の推定のアプリケーションの原理実証を行う。
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| 研究成果の概要 |
生体計測の多くは体表に密着する電極やトランスデューサの利用を前提としており、安定性や再現性が課題となるのみならず、リハビリやスポーツといった動的な場面での活用が制限される。本研究ではそれを回避するため、テラヘルツ帯を中心とする電磁波に基づく新たな非接触生体計測技術に取り組んだ。具体的には、テラヘルツレーダーにより体表の微小振動を非接触に検出する手法と、テラヘルツ音響効果により体内に超音波を非接触に生成する手法とを並行して検討し、高い時空間解像度の非接触生体計測を行うための技術基盤を構築した。加えて、SN比の向上に向けて偏波面の制御やパルスピークパワーの向上のための要素技術の確立にも取り組んだ。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、生体信号を非接触にパターン計測するための技術を研究開発することで、例えば一瞬先の身体運動の推定や、筋疲労状態を計測してパワードスーツなどの制御入力として利用したり、リハビリテーションやスポーツトレーニングの負荷を調整したり、心疾患の兆候を早期検出したりすることを目指す点で社会的意義が大きい。また、要素技術が未だ不足しているテラヘルツ帯において、構造の工夫などを通してその課題を回避しながらレーダーの実装を進めたことや、一般にテラヘルツ波は水に強く吸収されるため体内用途には不向きと考えられていたものの、その吸収性をむしろ積極的に活用して超音波生成に用いた点などは学術的意義が大きい。
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