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Integration of Vital Sensing and Wireless Control for Next-Generation Implant Medical Treatment

生命传感与无线控制的集成用于下一代植入医疗

基本信息

批准号：
21H01325
负责人：
安在大祐
金额：
$ 9.65万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

This study aims to improve the performance of UWB (Ultra Wideband) in the transmission bandwidth, improve the accuracy of communication, improve the safety and security of the living environment, and support the next generation of medical services. This year, we carried out (1) the establishment of multi-dimensional data collection method,(2) the development of biological information technology for human body electrical measurement, and (3) the development of research and development. 1. In the past year, the investigation and discussion of UWB communication was carried out. The nature of timeout and short duration was active, low ductility was active, and multi-dimensional access mode was active. MAC (Medium Access Control) was opened. This paper discusses the possibility of multiple BAN (Body Area Network) communication in the presence of environment, mutual conflict avoidance, and high reliability. electromagnetic field analysis, and theoretical analysis. This year, the development and implementation of biological information technology for the determination of human body electrical parameters and specific inductivity were discussed. To measure the theoretical analysis of the relationship between the specific electrical conductivity and the amount of water in the body, the mathematical model is constructed, and the evaluation method is effective. The effectiveness of the proposed method is confirmed by the evaluation of the application of simple living organisms and other liquids, and the evaluation of the current environment is scheduled for the next year.