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2022 年度 研究成果報告書

経皮トランスから人体に流れる高周波漏れ電流を抑制した経皮電力伝送システムの研究

研究課題

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研究課題/領域番号 20K04423
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21010:電力工学関連
研究機関東京理科大学

研究代表者

柴 建次  東京理科大学, 先進工学部電子システム工学科, 准教授 (10343112)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード経皮電力伝送 / 寄生容量 / ワイヤレス電力伝送 / 患者漏れ電流 / 人体抵抗 / 高周波絶縁トランス
研究成果の概要

送電コイルと受電コイルの磁界共振を利用し,体内埋込型補助人工心臓などの医療機器に,高効率でワイヤレス電力供給する方法(経皮電力伝送)がある.これらの送電コイルは皮膚の上に置かれ,受電コイルは体内に埋め込まれる(経皮トランスと呼ぶ).経皮トランスは,あらかじめ絶縁樹脂により防水処理を施すが,100k~20MHzの高周波電圧が印加されているため,絶縁樹脂中の容量成分を通過して高周波電流が人体に漏れてしまう.本研究ではこれを高周波患者漏れ電流と名付けは,発生場所,流れるルート,電気等価回路,安全の閾値以下に低減させることは可能かなどの疑問を,解析と実験から明らかにした.

自由記述の分野

電気機器学,生体工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

経皮電力伝送システム(TETS)の電磁安全性はまだわかっていないことが多い.本研究により,15W時には10mAを超える高周波患者漏れ電流Ipが存在していること,その周波数は伝送周波数だけでなく,その70倍近い高調波まで含まれていることが,世界で初めて実験及び解析から明らかにした.人体に装着したTETSの等価回路も作ることができ,さらには,Ipの低減方法として,高周波絶縁トランスの設計・試作も行い,Ip を実際に10mA以下に抑制することにも成功した.

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公開日: 2024-01-30  

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