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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01325/
• 关键词: 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

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。

In this study, the amplitudes of the <s:1> broad 伝 transmission band を have するUWB (Ultra) Wideband) の tartness を big き く live か す こ と で, セ ン サ フ リ ー な raw body intelligence セ ン シ ン グ と イ ン プ ラ ン ト communication に よ る high precision の い コ ン ト ー シ ョ ン の fusion を refers し, こ れ か ら の security, secure living environment with を え な る nextgen イ ン プ ラ ン ト medical へ の send す る こ と を purpose と し て い る. は this year, (1) multiple 続 method に よ る plural バ イ タ ル デ ー タ 収 の set method establishment, (2) the body electric 気 destiny に よ る raw body intelligence セ ン シ ン グ technology の 発, に つ い て research open 発 を be applied し た. 1) に つ い て は, former annual に 検 line for を っ た UWB イ ン プ ラ ン ト communication に お い て timeout short パ ル ス の nature を live か し た 遅 low ductility を very live か す こ と の で き る multivariate 続 method で あ る MAC (Medium Access Control) プ ロ ト コ ル の open 発 を line っ た. This beg に 検 よ り plural の Body wireless ネ ッ ト ワ ー ク (BAN: Body Area Network) exist が す る environment に お い て も お mutual い の パ ケ ッ を ト conflict avoidance し, letter 頼 の high い Body communication が で possible あ る こ と を 検 card し た. Electromagnetic field analytical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン, and parse び theory, the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り have sharper sex を confirm し た. Add え て, (2) に お い て も this year は electrical 気 destiny に よ る raw body intelligence セ ン シ ン グ technology の open 発 を be applied す る た め に, human body electric 気 destiny と し て than electric rate に lure the presumption し, than the rate of induced electric の numerical に base づ い た body water component presumption の way の 検 line for を っ た. Be 験 determination や theoretical base analytical を に human の than と water component in vivo induced electric rate を quantitative に masato is づ け る mathematical モ デ ル を constructing し, be 験 review 価 に よ り this proposal way の have sharper sex を 検 card し た. Simple な living body such as 価 liquid フ ァ ン ト ム を with い た review 価 be 験 で は this proposal way の is sharper availability を で き, annual で は よ り now be な environment に お い て measurement evaluation 価 を line う designated で あ る.

项目成果

Cost-Efficient Real-Time Adaptive Location Tracking With Interacting Multiple Transition Model for Implantable Medical Device

• DOI: 10.1109/jerm.2022.3221068
• 发表时间: 2023-06
• 期刊: IEEE Journal of Electromagnetics, RF and Microwaves in Medicine and Biology
• 作者: Daria Dmitrieva;D. Anzai;J. Kirchner;Georg Fischer;Jianqing Wang

SmartBANにおける制御チャネルビーコンの衝突回避に関する実験的検証

SmartBAN中控制信道信标碰撞避免的实验验证

• 发表时间: 2022
• 作者: Zheng QI;April Pyone MAUNG MAUNG;Hitoshi KIYA;平松樹，伊藤孝弘，田中宏和
• 通讯作者: 平松樹，伊藤孝弘，田中宏和

BAN環境におけるFDTDを用いた電波伝搬解析と伝搬損に基づいたヒトの動作判定

BAN环境下FDTD无线电波传播分析及基于传播损耗的人体运动判断

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuyuki Makihara ;Kazuki Kunieda ;Shigehito Yamada ;Katsumi Kose ;and Yasuhiko Terada;栗原涼輔，伊藤孝弘，田中宏和
• 通讯作者: 栗原涼輔，伊藤孝弘，田中宏和

University of Erlangen Nuremberg(ドイツ)

埃尔兰根纽伦堡大学（德国）

Performance evaluation on UWB implant device localization based on frequency-domain information

基于频域信息的UWB植入设备定位性能评估

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Ishikawa;D. Anzai;J. Wang
• 通讯作者: J. Wang