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人体通信機器の設計と応用に関する研究

人体通讯装置设计与应用研究

基本信息

批准号：
13J05924
负责人：
村松大陸
金额：
$ 2.11万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は，人体通信機器の装着箇所や周波数帯といった仕様に対して，高性能・低消費電力な機器の設計指針を示すことである．本年度は，①三層構造電磁ファントムおよび送受信治具の開発，②ファントム測定結果と解析結果の比較，を行った．①について，前年度までに明らかにした電磁ファントム各層における電気的特性の誤差許容範囲にもとづき，シリコン樹脂が主材料の三層固体ファントムを開発した．ファントムは皮膚，脂肪，筋肉の三層からなり，炭素粉末等の添加量を調整することで，10～30 MHzにおいて各組織の導電率および比誘電率を再現している．また，測定に用いるバッテリ駆動の小型送受信測定治具を開発した．これらの測定治具は，ネットワークアナライザ等の大型機器を用いる従来の測定に比較し，人体通信を行う際の電磁環境をより忠実に再現した測定に有用である．②について，①で開発したファントムと測定治具および被験者を用いて，手首に装着したウェアラブル送信機と，手で触れる設置型受信機の通信を想定して伝送特性の測定を行った．また，比較のために積層角柱モデルを用いた数値電磁界解析により伝送特性を計算した．送受信機間の距離が10 cmの状態では，ファントム測定値と積層角柱モデル計算値の差は1.0 dBで，ファントム測定値と被験者測定値の差は8.2 dBであった．測定値が解析値より大きいのは受信機に接続されたオシロスコープなど周囲との電磁的な結合が原因であり，ファントムと被験者で8.2 dBの差が生じたのは体幹の有無が原因と考えられる．実際の設計では，受信信号レベルとして数十dB程度のマージンを考慮するため，開発したファントムは機器設計の早い段階において基礎検討を行うには十分有用であるといえる．また，解析や被験者実験との比較から，伝送効率の差違の理由や範囲についてもある程度予想が可能と考えられる．

The purpose of this study is to provide design guidelines for high performance and low power consumption machines equipped with various frequency bands for human body communication. This year, we conducted the following research: (1) the development of three-layer electromagnetic transmission and reception fixture;(2) the comparison of measurement results and analytical results; and (3) the development of three-layer electromagnetic transmission and reception fixture. In the past year, the electromagnetic radiation system has been developed into a three-layer solid state system with resin as the main material. The conductivity and specific inductivity of each tissue can be reproduced at 10~30 MHz by adjusting the addition amount of carbon powder, etc. The development of a small-scale transmitter and receiver measuring tool for measuring the transmission speed of a signal is described. This measurement tool is useful for measuring the electromagnetic environment during human body communication. 2. In the case of a receiver, the transmitter is installed at the head of the receiver, and the transmitter is installed at the head of the receiver. Comparison and calculation of transmission characteristics of multilayer prisms When the distance between transmitters and receivers is 10 cm, the difference between the measured value and the calculated value of the multilayer prism is 1.0 dB, and the difference between the measured value and the measured value of the receiver is 8.2 dB. Determination of the value of the signal received by the large number of times, the frequency of the signal received by the large number of times In practice, the design of the signal received is very useful in considering the design of the machine at the early stages of design. The reason for the difference in transmission efficiency and violation is the extent to which it is possible to examine it.