生体信号の非接触パターン計測を実現する電磁反射位相検出アレイの確立

实现生物信号非接触模式测量的电磁反射相位检测阵列的建立

基本信息

批准号：
21K18307
负责人：
門内靖明
金额：
$ 16.64万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18307/
关键词：
テラヘルツ波レーダー生体計測アンテナ導波路生体信号

项目摘要

反射位相をパターン計測するための漏れ波構造を試作した。導体板間に構成される導波構造中において実効屈折率分布に基づくレンズを実装し、入力ポートから励振される波動を2次元ビームに変換する構造を実現した。そして、反射波と参照波との非線形検波を行って位相を計測できるようにし、試験物体として配置した振動子の振動位相を読み取れることを原理実証した。しかし取得された信号強度が低いため、今後は適切な漏れ量を達成する導波構造の作製が必要となる。また、並行してパターン計測の高度化に向けて、直線偏波の方向を電子的に制御する方法、ならびにテラヘルツ波と同程度の波長を有する超音波のパルスパワーを増幅する方法を提案・実証した。具体的には、マジックティを介して結合する２台の発振器の結合位相をバラクタダイオードへの印加電圧によって制御することで、マジックティの２つの出力ポートに接続された直交偏波アンテナペアへのパワー分配率を連続的に制御し、直線偏波方向を任意に変えられることを実証した。また、テラヘルツ波と同程度の波長を有する超音波のパルス増幅を可能にする方法についても提案・実証した。音響共振器に対して回転型のシャッターで開口部を開閉して内部に蓄積された音響エネルギーを瞬時開放することで、高い瞬時パワーを放出できることを実証した。その際、導波管フランジのチョーク構造と同様の音響チョーク構造を導入することで、音響共振器のQ値を向上させられることを示した。さらに、テラヘルツ波を水槽内の水に照射する際に光音響効果によって発生される超音波の音圧の定量評価ならびに生体内情報伝送への応用の原理実証を行い、計測プローブおよび情報キャリアとしての有用性を示した。

产生了泄漏的波结构以测量反射相模式。基于有效折射率分布的镜头安装在导体板之间形成的波导结构中，并实现了一种结构，将从输入端口激发的波转换为二维梁。该原理证明，可以执行反射波和参考波的非线性检测以测量相位，并且可以读取排列为测试对象的换能器的振动相。但是，由于获得的信号强度低，必须制造一个波导结构，以实现适当量的泄漏。另外，为了提高模式测量的复杂性，我们提出并展示了一种电子控制线性极化方向的方法，并扩大了具有与Terahertz波相似的波长的超声波的脉冲功率。具体而言，已经证明，通过控制两个振荡器的耦合阶段，通过应用于变量二极管的电压通过魔法T轴耦合，可以连接到魔法TEE的两个输出端口的正交极化天线对的功率分布比可以连续控制，并且可以连续地进行局限化的方向变化，并且可以进行仲裁的方向变化。我们还提出并展示了一种方法，该方法可以使波长类似于Terahertz波的超声波进行脉冲扩增。已经证明，可以通过用旋转快门打开和关闭开口来立即释放存储在声学谐振器内的声能来发出高瞬时功率。目前，通过引入与波导法兰相似的声学扼流结构，可以改善声学谐振器的Q值。此外，当照射Terahertz波在水族馆的水上产生的光声效应产生的超声波产生的超声波的声压评估，并证明了它们在体内信息传播中的应用，证明了其作为测量探测器和信息载体的有用性。