A study on time division multiplexing of stochastic resonance phenomena and its application to biological signal detection

随机共振现象时分复用研究及其在生物信号检测中的应用

基本信息

  • 批准号:
    22K18176
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2022-04-01 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

現在までに,時分割多重化した確率共鳴現象に基づく回路の設計・試作を行った.試作した確率共鳴回路は,任意のディジタル回路を構成可能なLSIであるFPGA(Field programable gate array)を用いて,この中に組み込まれたデータ通信に使用されるLVDS(Low voltage differential signaling)用の素子とカウンタ回路等により構成した.LVDS用素子を比較器として使用し,測定対象の信号と外部から印加したノイズを比較し,信号とノイズの比較結果を積分(出力結果の1ビットを高速にカウント)することで,アナログ信号をディジタル信号に変換する.試作では,生体信号等の低周波数の信号を対象として,サンプリング周波数が1 kHz程度となる回路を構成した.試作した回路の評価を,発振器を用いて行った.信号として正弦波電圧と,ホワイトノイズを発振器より印加し,試作した回路で得た波形と,理想的な正弦波との相関係数と決定係数を計算した.信号の振幅が1 mVrmsの場合でも,相関係数と決定係数は0.9以上の高い相関のある波形を得ることを確認した.また,生体信号計測への応用として,試作した回路に外付けの増幅回路を付加し,表面筋電位を計測した.USBオシロスコープでも同時計測を行い,試作した回路で得た波形とオシロスコープで得た波形との相関係数と決定係数を計算した.その結果,0.9以上の相関係数及び決定係数の波形を,試作した回路で得られることを確認した.これらの結果より,試作した回路の生体信号計測への応用の可能性が示唆された.今後は,さらなる性能の改善を行うと共に,適用限界を明らかにすることや,ΔΣ変調技術を適用することで改善があるか等の検討を行う.
Now までに, time-split multiplexing た た accuracy resonance phenomenon に basis づく circuit <s:1> design · try to make を line った. Try to construct the た accuracy resonance circuit た, any <s:1> ディジタ ディジタ を circuit を to form possible なLSIであるFPGA (Field programable gate array) を with て て こ の に group み 込 ま れ た デ ー タ communication に use さ れ る an LVDS (Low voltage differential signaling) with の element child と カ ウ ン タ loops に よ り constitute し た. An LVDS used plain child を comparator と し て use し, determination of polices like の と external か ら Inca し た ノ イ ズ を し, signal と ノ イ ズ の comparison results を integral (output results の 1 ビ ッ ト を high-speed に カ ウ ン ト) す る こ と で, ア ナ ロ グ signal を デ ィ ジ タ に ル signal variations in す る. Attempt で は, living body signals etc. の low-frequency several の を like と seaborne し て, サ ン プ リ ン グ cycle for が degree of 1 kHz と な る loop を constitute し た. Try to make the <s:1> evaluation of the た circuit 価を, and use the を て line った for the shock absorber を. Electrical signal と し て sine wave 圧 と, ホ ワ イ ト ノ イ ズ を 発 oscillator よ り Inca し, attempt し た loop で と た waveforms, the ideal な sine wave と の phase masato を と decision coefficient to calculate し た. Signal amplitude が の 1 mVrms の occasions で も, phase masato と decision coefficient は above 0.9 high の い phase masato の あ る waveform を must る こ と を confirm し た. ま た, body signal measuring へ の 応 with と し て, attempt し た outside loop に pay け の raised loop を pay plus し, surface myogenic potential を measuring し た. USB オ シ ロ ス コ ー プ で も simultaneously measuring を い, attempt し た loop で must た waveform と オ シ ロ ス コ ー プ で have た waveform と の phase masato を と decision coefficient to calculate し た. As a result of そ そ, the <s:1> correlation coefficient above 0.9 and the び determination coefficient <s:1> waveform を, try to construct the <s:1> た circuit で to obtain られる られる とを とを to confirm た た. The results of the <s:1> れら れら are よ よ. The possibility of measuring the signals of the <s:1> た circuit in the <s:1> body is が and 応. Youdaoplaceholder5 indicates された. The next は さ ら な る line improvement の を う と に, applicable limits を Ming ら か に す る こ と や, Δ Σ - adjustable technology を can す る こ と で improve が あ る か etc. の う beg を 検 line.

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
FPGAにおける差動信号入力を用いた確率共鳴回路の設計と試作
FPGA中采用差分信号输入的随机谐振电路的设计与原型
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    濱野桃子;江口凌平;岩田通夫;中村透;沖真弥;山西芳裕;塚原彰彦,趙崇貴,田中慶太,本間章彦,内川義則
  • 通讯作者:
    塚原彰彦,趙崇貴,田中慶太,本間章彦,内川義則
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