| 研究課題/領域番号 |
26420338
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
高橋 応明 千葉大学, フロンティア医工学センター, 准教授 (70267342)
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| 研究分担者 |
伊藤 公一 千葉大学, フロンティア医工学センター, 教授 (90108225)
齊藤 一幸 千葉大学, フロンティア医工学センター, 准教授 (80334168)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 無線電力伝送 / アンテナ / 医療応用 / 人体内 |
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| 研究実績の概要 |
人体埋込型医療機器への電力伝送を目的に研究をしている．昨年まで行っていたカプセル内視鏡への電力伝送の他に，皮下に埋め込んだ固定型医療センサへの電力伝送の検討も新たに行った．
皮下に埋め込んだ固定型医療センサへの電力伝送については，外部の装置を小形化することも重要であるため，昨年では検討していなかった5.8GHzでの回線設計，電磁界シミュレーションおよび実験を行った．その結果，人体防護指針を順守した送信電力の場合でも，マイコンなどを駆動するのに必要な電力が送信できることが分かった．
カプセル内視鏡への電力伝送については，カプセル内視鏡内のアンテナの改良，電力伝送の効率を上げるためのカプセルの位置推定技術の検討，人体外部アンテナの検討を行った．まず，カプセル内視鏡内のアンテナとして，ヘリカルアンテナの検討を行ってきたが，特性の向上を図るためには，μmでの製作精度の向上や安定性が必要なことから，フレキシブル基板を用いたアンテナの設計，回析を行った．所望の特性が得られることが分かったため，来年度は試作実験を行う予定である．次に，電力伝送のためのカプセル内視鏡の位置推定は，リアルタイム性が必要とある．画像の位置特定には遺伝的アルゴリズムなどを用いた方法が提案されているが，時間がかかる．位置と深さ，外部アンテナの送信角度特性などを基に近似曲線を用い，カプセルの3次元位置推定を行うアルゴリズムを提案した．
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| 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
昨年度の報告で今後の研究方策として挙げた事項，μmオーダーの設計精度のための課題，電力伝送をるためにカプセルの位置推定，小腸ファントムの開発，カプセル内視鏡以外の体内電力伝送などは，今年度検討を行った．個々の要素技術にはまだ残された課題があるが，要素技術の設計はほぼ完了した．
皮下埋込型医療機器に関しては，シミュレーションで設計した内部・外部アンテナが，人体の層構造を模したファントムで機能していることを実験により確認できており，今後は具体的なアプリケーションとしての課題などが残されている．
カプセル内視鏡の位置推定に関しては，外部アンテナの配置や人体組織による位置精度のゆらぎなど検証する課題が残されており，検討していく予定である．
カプセル内視鏡内のアンテナについては，アンテナ内に組み込まれるカメラや電子回路の影響について検証する必要が残されており，この評価方法も検討していく予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
来年度は最終年度にあたるため，要素技術を組み合わせたシステムとしての評価を行う計画である．
システム評価として，フレキシブル基板を用いたアンテナを外注試作し，それを3D プリンタで作製したカプセルに入れて，筋肉や小腸を模したファントム内での電力伝送評価を行う予定である．
カプセル内視鏡の位置推定に関しては，従来カプセル内視鏡の画像伝送に使用している外部アンテナ配置で，電力伝送に必要な位置精度が達成できるのか，湾曲した腹部でも適応可能かかど検証していく予定である．
カプセル内視鏡内に組み込まれるカメラや電子回路の影響については，シミュレーションによる検証を行っていく予定である．
以上の研究成果を国際会議及び国内学会で発表するとともに，学術論文の執筆を行う．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度，成果発表として国内発表だけに留まってしまい，旅費の使用が想定したほどではなかった．また，アンテナの外注試作までできなかった．
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度は最終年度でもあり，シミュレーションの確認のため，試作実験が多く材料費や外注での製作費が多く必要となる．また，成果発表のため，旅費や印刷費が多くかかる予定である．
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