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2020 年度 実績報告書

バッテリーレス生体情報センサプラットホームの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K04146
研究機関九州大学

研究代表者

金谷 晴一  九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (40271077)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードバッテリーレス / インプラント / センサプラットフォーム / エネルギーハーベスト / フィルムアンテナ / 整流回路 / 昇圧回路
研究実績の概要

ICTやIoT技術の普及により、様々なモノがインターネットに繋がるようになっている。これらは、モノづくりの現場や日々の生活の中だけではなく、ヘルスケア、医療、農業、畜産といった分野にも着実に普及しつある。ウエアラブルデバイスやモバイルデバイスにおいては、これまで電磁誘導を用いた無線電力伝送が開発されているが、伝送距離が数cmのため、血管や胃、及び腸など、生体深部の臓器の情報を得るためのセンサに電源供給を行う手段、及び生体深部からセンシングデータをワイヤレスで取り出す新たな手段の開発が急務の課題である。体内に留置されたインプラント生体情報センサへの電源供給は、本体にバッテリーを付属しているため、センサ全体のサイズが大きく、また重量が重くなることと同時に、電池の寿命によって侵襲的な入れ替え処置が必要であり、さらに電池の成分による身体の障害を起こす可能性もある。本研究では、市販の低周波治療機器や電気メス等から対極板やパッドを通じて生体に浸透した電磁波を、生体内で効率的に採取し、生体深部にインプラントされたバイタルセンサに無線で安定的に電力を送電し、センサの駆動と、センシングデータの無線による体外への転送を同時に可能とするバッテリーレス生体情報センサプラットホームを開発することを目的とする。
微弱な電磁波を受電し、昇圧するためにの共振・整流回路(コッククロフト・ウォルトン回路)を開発した。無線周波数帯において、電圧振幅を増大することでその後に続く整流回路の寄生素子による影響を軽減することに成功した。受電に必要な平面アンテナの開発にも成功した。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] High-Gain Simple Printed Dipole-Loop Antenna for RF-Energy Harvesting Applications2020

    • 著者名/発表者名
      Mohamed M. Mansour, Kamel S. Sultan, and Haruichi Kanaya
    • 雑誌名

      Proc. 2020 IEEE AP-S Symposium on Antennas and Propagation and CNC/USNC-URSI joint meeting

      巻: - ページ: 1441-1441

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Design of a Compact CPW Antenna Operating at the 920 MHz ISM/RFID Band2020

    • 著者名/発表者名
      Mohamed Mansour, Haruichi Kanaya
    • 雑誌名

      Proc. 2020 IEEE AP-S Symposium on Antennas and Propagation and CNC/USNC-URSI joint meeting

      巻: - ページ: 1315-1316

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optoelectronic THz-Wave Beam Steering by Arrayed Photomixers With Integrated Antennas2020

    • 著者名/発表者名
      Ming Che, Yuki Matsuo, Haruichi Kanaya, Hiroshi Ito, Tadao Ishibashi,Kazutoshi Kato
    • 雑誌名

      IEEE Photonics Technology Letters

      巻: 32 ページ: 979-982

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 28GHz 4X4 One-Sided Directional Slot Array Antenna for 5G Application,2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Hayashida, Akira Ishikawa, Shugo Fukagawa, Ryuji Kitaya, Chai-Eu Guan, Takuhiro Ide and Haruichi Kanaya
    • 雑誌名

      Proceedings of 2020 IEEE International Symposium on Radio-Frequency Integration Technology

      巻: - ページ: 169-171

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconfigurable Multistage RF Rectifier Topology for 900 MHz ISM Energy-Harvesting Applications2020

    • 著者名/発表者名
      Mansour Mohamed M.、Yamamoto Shuya、Kanaya Haruichi
    • 雑誌名

      IEEE Microwave and Wireless Components Letters

      巻: 30 ページ: 1181~1184

    • DOI

      10.1109/LMWC.2020.3029252

    • 査読あり
  • [学会発表] 1.0 THz One-Sided Directional Slot Antenna on 45 nm SOI CMOS,2020

    • 著者名/発表者名
      Haruichi Kanaya, Kohei Tasaki and Ryo Takigawa,
    • 学会等名
      2020 IEEE International Symposium on Radio-Frequency Integration Technology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Integrated Terahertz Wave Generator for Wireless Communication with Photonic Technology2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kuboki, Younjin Kim, Haruichi Kanaya and Kazutoshi Kato
    • 学会等名
      2020 IEEE International Symposium on Radio-Frequency Integration Technology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of micro energy harvest circuit using RF signal2020

    • 著者名/発表者名
      Ataru Nakashima, Mohamed M. Mansour, Shunsuke Hatanaka, Osamu Takiguchi, Haruichi Kanaya
    • 学会等名
      22nd Electronics Packaging Technology Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 900 MHz ISM Band RF Energy Harvester for Powering ZigBee Module2020

    • 著者名/発表者名
      Mohamed M. Mansour, Shuya Yamamoto, Masaya Murakami, Haurichi Kanaya
    • 学会等名
      2020 IEEE International Symposium on Radio-Frequency Integration Technology
    • 国際学会
  • [学会発表] Radio Wave Energy Harvesting Circuit and its Medical Applications2020

    • 著者名/発表者名
      Haruichi Kanaya
    • 学会等名
      International Japan-Africa Conference on Electronics, Communications and Computations 2020
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] RFIC and Microwave Communication Device Lab

    • URL

      https://yossvr0.ed.kyushu-u.ac.jp/

  • [産業財産権] センサデバイス及び家畜管理システム2020

    • 発明者名
      滝口收、高橋秀之、金谷晴一
    • 権利者名
      滝口收、高橋秀之、金谷晴一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2020- 79282

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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