in vivoワイヤレス通信チップの基礎研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13450139
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 益 一哉 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (20157192)
• 研究分担者: 岡田 健一 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (70361772)
• キーワード: 集積回路 / シリコン / 通信チップ / in vivo / ヘルスケアチップ

研究概要

あらゆるとこに有線ならびにワイヤレスのネットワークが張り巡らされ我々はいつでも、どこでも、誰とでも、どんな情報でも発信し共有できるようになってきた。IT文明とも称されるネットワーク社会において、「意味ある情報」とは何かという問いこたえることを目的としている。人の血液を極微量サンプリングして、pHやイオン濃度を測定するヘルスケアチップの開発が進められているが、さらに消化器官、例えば胃の消化液などpHやイオン濃度が測定できるならこれこそ「意味ある情報」のひとつである。ヘルスケアチップは早晩mmオーダーの大きさで実現すると予測される。本研究では、体内に投入したセンサーチップと体外との情報やりとりを可能とするin vivo通信チップの開発を目的とする。そのために、利用周波数帯の決定から、アンテナを搭載したmmサイズ通信チップの具現化を行う。
平成15年度は、前年度までに確認をした2.4GHz帯に加え、ISM帯であるに13.56MHz帯に着目し、模擬体内・体外間の電波減衰特性の測定を行った。通信するデータ量がkbit程度であるならば、体外からエネルギーを伝送し、体内チップにバッテリなどを搭載しなくても通信が可能であることを実験的に明らかにした。電磁結合方式を用いることにより、人体内外の通信を可能とする通信チップの試作を行った。シミュレーションにより、13.56MHz帯でPIM通信を行うことにより、バッテリーレスでpHの送信が可能であることを確認した。また、FPGAを用いた実装により、文字データの伝送を実測により確認した。

研究成果

• [文献書誌] H.Sugawara, Y.Yokoyama, S.Gomi, H.Ito, K.Okada, H.Hoshino, H.Onodera, K.Masu: "Variable RF Inductor on Si CMOS Chip"Japanese Journal of Applied Physics. (to be published). (2004)
• [文献書誌] K.Itoi, M.Sato, H.Abe, H.Sugawara, H.Ito, K.Okada, K.Masu, T.Ito: "On-Chip High-Q Cu Inductors Embedded In Wafer-Level Chip-Scale Package for Silicon RF Application"IEEE MTT-S International Microwave Symposium. (to be published). (2004)
• [文献書誌] K.Okada, H.Hoshino, H.Onodera: "Modeling and Optimization of On-Chip Spiral Inductors in S-parameter Domain"IEEE International Symposium on Circuits and Systems. (to be published). (2004)
• [文献書誌] Hirotaka Sugawara, Hiroyuki Ito, Kenichi Okada, Kazuya Masu: "Modeling for Variable RF Inductor on Si CMOS Chip"International Workshop on Compact Modeling. 24-28 (2004)
• [文献書誌] S.Gomi, Y.Yokoyama, H.Sugawara, H.Ito, K.Okada, H.Hoshino, H.Onodera, K.Masu: "Variable RF Inductor on Si CMOS Chip"International Conference on Solid State Devices and Materials. 398-399 (2003)
• [文献書誌] T.Yamada, H.Uesugi, K.Okada, K.Masu, A.Oki, Y.Horiike: "Preliminary Measurements for in-vivo Wireless Communication Chip"International Conference on Solid State Devices and Materials. 366-367 (2003)