2008 Fiscal Year Annual Research Report
光散乱を積極的に利用した新たな体内通信手法および実現システムの開発
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20650064
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Exploratory Research
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
清水 孝一 Hokkaido University, 大学院・情報科学研究科, 教授 (30125322)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 祐次 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 助教 (50261582)
山下 政司 北海道工業大学, 工学部, 教授 (40210421)
北間 正崇 北海道工業大学, 工学部, 准教授 (50285516)
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| Keywords | 体内通信 / 光通信 / 近赤外光 / 光散乱 / ダイバーシディ / 経皮情報伝送 / 光拡散 / 時間分解解析 |
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| Research Abstract |
従来、カプセル内視鏡など体内機器との通信には、電波による単純な通信方式が用いられてきた。これに対し本研究は、体内を伝搬する散乱光を積極的に用いた光通信を新たに提案し、その実現可能性を実証することを目的とする。
体内深部からの光信号は、生体組織で散乱され広く拡散していく。体表面に装着した複数の光センサでこの信号をとらえ、体内生理情報を復元する。光散乱を積極的に利用し、体表上いくつかの点に光センサを配置することにより、死角のない常に安定した信号伝送が期待できる。
初年度は、この原理を実現するための理論解析{シミュレーションを行い、提案手法の開発および試作システムの基本設計を行つた。具体的内容は次のとおりである。
1. 体内散乱光伝搬の基礎特性解析 : 輸送方程式に拡散近似を適用した散乱理論を用い、上記原理に基づく様式での体内散乱光伝搬を理論的に解析した。
2. 上記解析結果に人体のパラメータを適用し、シミュレーションにより体内各部(脂肪組織、筋肉組織、血液内など)の散乱光伝搬特性(検出光強度、光インパルス応答など)を解析した。
3. ダイバーシティの原理を用いる散乱体内部通信方式を設計し、シミュレーションにより光通信特性(復調後のS/N、位相分散、通信可能帯域など)を解析した。
4. 生体組織の光学特性を模擬するモデルファントム(Intralipid+インク溶液で調整)を用い、上記1-3の結果の妥当性を実験的に調べた。
5. 研究成果の発表 : 国際学術誌(Applied Optics2件、Optics Express1件)および国際会議(invited talk2件を含め4件)において、本研究の成果を報告した。
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