人の運動情報獲得のための超小型知的集積センサーシステムの研究

健康の維持管理を目的とし、心拍あるいは体温などの情報を長期間記録するための情報圧縮チップの試作を行った。小型バッテリーと半導体メモリーを用い、長期間の身体情報の記録を可能とするためには、圧縮率が高いだけではなく、低消費電力で動作可能であることが要求される。そこで、我々は、身体情報の中で、急激に変化する情報が特に重要であることに着目し、重要度の低い小さな揺らぎの中から、入力情報の急激な変化点を抽出し、記録するためのアルゴリズム、Band Runlength(BRL)コーディングを開発した。本アルゴリズムは従来から2値信号で用いられていたランレングスコーディングをアナログ信号に応用したものである。具体的には、あらかじめ設定されたBand内に入力情報が揺らいでいる際は、その区間平均値だけを記録し、Band範囲を越えた場合には新たに区間平均値を計算し、Band内に信号が収まっている期間および平均値を出力するものである。本手法では、Bandを小さく設定することにより低圧縮の、Bandを大きく設定することにより高圧縮のコーディングが可能となる。本アルゴリズムでは、平均値を算出する区間を2のべき乗に限定することにより、消費電力増加の原因となる乗算および除算を行わず、コーディングのための演算を実施するところに特徴がある。0.6μmCMOSプロセスを用いて試作したチップでは、400kHzのクロック周波数においてわずか30μWの消費電力を実現できることがわかった。

健康の維持管理を目的とし、心拍あるいは体温などの情報を長期間記録するための情報圧縮チップの試作を行った。小型バッテリーと半導体メモリーを用い、長期間の身体情報の記録を可能とするためには、圧縮率が高いだけではなく、低消費電力で動作可能であることが要求される。そこで、我々は、身体情報の中で、急激に変化する情報が特に重要であることに着目し、重要度の低い小さな揺らぎの中から、入力情報の急激な変化点を抽出し、記録するためのアルゴリズム、Band Runlength(BRL)コーディングを開発した。本アルゴリズムは従来から2値信号で用いられていたランレングスコーディングをアナログ信号に応用したものである。具体的には、あらかじめ設定されたBand内に入力情報が揺らいでいる際は、その区間平均値だけを記録し、Band範囲を越えた場合には新たに区間平均値を計算し、Band内に信号が収まっている期間および平均値を出力するものである。本手法では、Bandを小さく設定することにより低圧縮の、Bandを大きく設定することにより高圧縮のコーディングが可能となる。本アルゴリズムでは、平均値を算出する区間を2のべき乗に限定することにより、消費電力増加の原因となる乗算および除算を行わず、コーディングのための演算を実施するところに特徴がある。0.6μmCMOSプロセスを用いて試作したチップでは、400kHzのクロック周波数においてわずか30μWの消費電力を実現できることがわかった。