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2022 年度 実績報告書

次世代インプラント医療のための高信頼通信によるセンシング・コントロール技術の融合

研究課題

研究課題/領域番号 21H01325
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

安在 大祐  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40611116)

研究分担者 田中 宏和  広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (40551388)
朔 啓太  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (40567385)
伊藤 孝弘  広島市立大学, 情報科学研究科, 助教 (00805583)
島崎 拓則  滋慶医療科学大学, 医療科学部, 准教授 (80833722)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードインプラント医療機器 / 生体センシング / インプラント無線通信
研究実績の概要

本研究は広い伝送帯域幅を有するUWB (Ultra Wideband)の利点を大きく活かすことで、センサフリーな生体情報センシングとインプラント通信による精度の高いコントーションの融合を目指し、これからの安全・安心な生活環境を支える次世代インプラント医療への寄与することを目的としている。

本年度は、①多元接続方式による複数バイタルデータ収集法の確立、②人体電気定数による生体情報センシング技術の開発、について研究開発を実施した。①については、前年度に検討を行ったUWBインプラント通信において超時短パルスの性質を活かした低遅延性を十分活かすことのできる多元接続方式であるMAC (Medium Access Control)プロトコルの開発を行った。本検討により複数の人体無線ネットワーク(BAN: Body Area Network)が存在する環境においてもお互いのパケット衝突を回避し、信頼性の高い生体通信が可能であることを検証した。電磁界解析シミュレーション、及び理論解析・数値シミュレーションにより有効性を確認した。

加えて、②においても本年度は人体電気定数による生体情報センシング技術の開発を実施するために、人体電気定数として比誘電率に着目し、比誘電率の推定値に基づいた体内水分量の推定方式の検討を行った。実験測定や理論解析を基に人体の比誘電率と体内水分量を定量的に関係づける数学モデルを構築し、実験評価により本提案方式の有効性を検証した。簡易的な生体等価液体ファントムを用いた評価実験では本提案方式の有効性を確認でき、次年度ではより現実的な環境において測定評価を行う予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

年度当初に予定していた研究実施項目は全て実施され、研究分担者との連携も非常に取れている。また、研究グループ内の共著での研究成果も上がっており、おおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

研究計画が順調に進んでいることから今後も引き続き研究計画に沿って研究開発を実施する予定である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] University of Erlangen-Nuremberg(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      University of Erlangen-Nuremberg
  • [雑誌論文] Cost-Efficient Real-Time Adaptive Location Tracking With Interacting Multiple Transition Model for Implantable Medical Device2022

    • 著者名/発表者名
      Dmitrieva Daria、Anzai Daisuke、Kirchner Jens、Fischer Georg、Wang Jianqing
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Electromagnetics, RF and Microwaves in Medicine and Biology

      巻: TBD ページ: 1~8

    • DOI

      10.1109/JERM.2022.3221068

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ambient Environmental Parameter Estimation for Reliable Diffusive Molecular Communications2022

    • 著者名/発表者名
      S. Toriyama, S. Hasegawa, J. Kirchner, G. Fischer, D. Anzai
    • 雑誌名

      Future Internet

      巻: 14 (11) ページ: 311

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] A Study on Stenosis Detection Based on Non-Contact Thrill Wave Imaging and Gradient-Boosting Decision Tree2023

    • 著者名/発表者名
      T. Shimazaki, Y. Kawakubo, R. Iwai, M. Fukuhara, H. Ando,J. Mitsudo, Y. Hayashi, S. Ata, T. Yokoyama, D. Anzai
    • 学会等名
      IEEE ISMICT 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Fundamental MAC Performance Evaluation Under Multiple IEEE802.15.6ma BAN Co-Existence2023

    • 著者名/発表者名
      D. Anzai, R. Inuzuka, M. Kim, T. Kobayashi, M. Hernandez, R. Kohno
    • 学会等名
      IEEE ISMICT 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance evaluation on UWB implant device localization based on frequency-domain information2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishikawa, D. Anzai, J. Wang
    • 学会等名
      BioEM2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental evaluation of body water content estimation based on complex relative permittivity measurement2022

    • 著者名/発表者名
      T. Asai, D. Anzai, J. Wang
    • 学会等名
      BioEM2022
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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