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2019 年度 実施状況報告書

パルス電磁界を用いた体内小型医療デバイスの高精度位置推定システムに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K18376
研究機関国立研究開発法人情報通信研究機構

研究代表者

チャカロタイ ジェドヴィスノプ  国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁環境研究室, 主任研究員 (30626883)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード広帯域パルス電磁界 / 位置推定 / 電磁界解析
研究実績の概要

新たに開発した媒質の分散特性を考慮できるアルゴリズムを改良し,媒質の誘電率モデルから等価回路化を行い,媒質内に吸収される電磁エネルギーを時間領域に追えるようにした.開発したアルゴリズムの妥当性を検討するために,帯域1 GHzまでの広帯域パルスを誘電体球モデル及び人体モデルに照射し,誘電体内または体内の誘導電界強度を算出し,理論値または固定周波数で励振したときの比吸収率を比較した.その結果,新たに開発したアルゴリズムによる解析結果と理論値が一致したため,本手法の妥当性を確認することができた.
次に,人体内の位置推定アルゴリズムを開発するために,詳細人体モデルの胃内にランダムに配置された長さ1 cm, 2 cm, 3 cmの短縮ダイポール波源からの電波伝搬特性を開発した周波数依存型FDTD法により計算した.具体的には,ダイポール波源を胃内におき,人体の外部(人体表面から約1.5 cm)にある108ヵ所の観測点における受信電界を計算した.入力波形及び受信電界の時間波形を用いて,伝達特性を求めた.その結果,周波数300 MHz - 3 GHzの範囲内で高い伝送特性が得られ,受信電界の位置にもよるが,ピークの周波数は1 GHz付近に現れることが確認された.さらに,伝送特性から電力プロフィールの遅延時間などを算出し,今後の位置推定アルゴリズムの開発に必要な情報を得ることができた.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

吸収電力も同時計算できるようにアルゴリズムの改良を行い,妥当性確認のために時間がかかったためである.しかし,基本的な人体内の電波伝搬特性を取得したので,今後の位置推定アルゴリズムの開発に寄与できる.

今後の研究の推進方策

今後は,取得した電波伝搬特性を用いて広帯域パルス電磁界を用いた新たな位置推定アルゴリズムに関する研究を遂行する。また、高い周波数帯における位置推定用体内デバイスに取り付けるアンテナの開発設計を進めていく予定である。

次年度使用額が生じた理由

コロナの影響により、3月の研究会・総合大会への出張費用が中止となったため。次年度に消耗品の予算がないため、次年度のプロトタイプ試作に必要なケーブル・コネクタ類などの消耗品に使用する予定である。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] 超広帯域FDTD法による人体近傍アンテナ設計2019

    • 著者名/発表者名
      チャカロタイ ジェドヴィスノプ
    • 学会等名
      電子情報通信学会 アンテナ・伝搬研究会
  • [学会発表] Cole-Coleモデルに対するデバイパラメータの抽出2019

    • 著者名/発表者名
      チャカロタイ ジェドヴィスノプ、藤井 勝巳
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • [学会発表] A Unified Approach for Treatment of Frequency-Dependent Materials in FDTD Method2019

    • 著者名/発表者名
      Jerdvisanop Chakarothai, Katsumi Fujii
    • 学会等名
      2019 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP)
    • 国際学会
  • [学会発表] General Treatment of Material Dispersion in Time-Domain Simulations2019

    • 著者名/発表者名
      Jerdvisanop Chakarothai
    • 学会等名
      Kolloquium der Abteilung 7 Temperatur und Synchrotronstrahlung at PTB, Germany

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公開日: 2021-01-27  

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