2021 Fiscal Year Annual Research Report
Integration of Vital Sensing and Wireless Control for Next-Generation Implant Medical Treatment
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21H01325
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
安在 大祐 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40611116)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 客員研究員 (80833722)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
医療機器の高度化を背景に、体内埋込み型のインプラント医療機器やバイタルセンサを相互に無線接続した新しい形態の医療が注目を集めている。このようなインプラント医療機器では従来のモニタリングに限定されていたインプラント通信とは異なり、センシング・コントロールの観点からのインプラント通信の研究開発が求められる。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す。本研究開発を通し、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する。
本年度は①低遅延超広帯域伝送によるインプラント制御、②電磁環境に基づいた人体電気定数推定技術、について研究開発を実施した。①については、UWBインプラント通信による超時短パルスの性質を活かした高精度クロック同期方式を検討し、高い時間分解能を実現する信号波形のパラメータの探索を行った。また、インプラント機器の多元同時接続を可能とするMAC（Medium Access Control）プロトコルの開発を行い、解剖学的人体数値モデルを用い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検証した。
また、②においても本年度は電磁波による人体電気定数（比誘電率、導電率）の推定と【2】人体電気定数に基づいた生体情報推定、に分けて検討を行った。人体電気定数が及ぼす電磁波への影響の数式モデル化を行った後に、定式化したモデルから機械学習による推定アルゴリズムを検討した。加えて、機械学習モデルの導入も行い、電波による生体情報推定の研究開発を行った。本項目は計算機シミュレーションによる解析、及び実験を通した検証に基づき実施され、5％以下の精度での推定可能性が示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
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。
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| Strategy for Future Research Activity |
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。
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