マルチノンリニア解析適用による植込み型医療器EMI推定技術の高精度化研究

应用多重非线性分析提高植入式医疗器械EMI估算技术精度的研究

基本信息

批准号：
22K04233
负责人：
日景隆
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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

本研究の目的は，体内植込み型医療機器(心臓ペースメーカ/ICD：AIMD)の電磁干渉影響(EMI)推定を実現するための新たな環境電磁界評価手法の開発である．AIMD-EMI問題については世界的に関心が高い．特に，高齢化社会を迎えつつある先進国での関心が高く，欧州や米国において評価手法やガイドライン策定のための基礎的研究が実施されているものの，机上検討や少数の実機を用いた干渉試験がようやくの状況である．本研究では，多数の植込み型医療機器試験に基づいて取得した被干渉回路の非線形応答データを多変量解析し，数理モデルを構築して評価に組み込むことで最高水準の推定精度と汎用性の実現を目指す．本年度は，１）AIMD-EMI干渉推定手法への多変数非線形解析適用検討、２）5G-NRおよびBeam-type WPT信号を用いた植込み医療器EMI推定の実証に関する検討を以下のとおり実施した．１）HF帯およびRF帯の典型的な断続波(バースト信号)に関する測定系を構築した．その上で，マルチノンリニア解析を行う干渉信号についてAIMD実機試験でEMI発生が確認される条件を検討した．適用性検討を主眼として，回路パラメータおよびばく露信号波形について複数の条件を設定して干渉数理モデルの構築および基本特性評価を実施した．２）携帯電話，無線LANあるいはRFID等より高い周波数帯を利用する5GNRの周波数帯におけるAIMD-EMI評価について世界的に未実施でありデータがないため，周波数帯や時分割デュプレックス(TDD)波形プロファイルの検討を実施し，AIMD-EMI実機データの取得を行った．これらデータは，研究の最終目標であるAIMD-EMI数理モデル構築の上で必要不可欠であり，今後の研究計画・課題の高精度化が実現された．

本研究的目的是开发一种新的环境电磁场评估方法来估计植入式医疗设备（心脏起搏器/ICD：AIMD）的电磁干扰效应（EMI）。全球范围内对 AIMD-EMI 问题非常感兴趣。尤其是发达国家对面临老龄化社会的兴趣很大，欧美正在开展基础研究，制定评估方法和指南，情况终于来了。在这项研究中，我们将对从大量植入式医疗设备测试中获得的干扰电路的非线性响应数据进行多变量分析，建立数学模型，并将其纳入评估中，以实现最高水平的估计精度和多功能性。今年，我们进行了 1) 将多变量非线性分析应用于 AIMD-EMI 干扰估计方法的研究，以及 2) 使用 5G-NR 和 Beam-type WPT 信号对植入式医疗设备的 EMI 估计进行演示的研究，如下所示。 1) 我们构建了一个针对 HF 和 RF 频段典型间歇波（突发信号）的测量系统。基于此，我们针对进行多重非线性分析的干扰信号，调查了在 AIMD 实机测试中确认 EMI 产生的条件。着眼于适用性，我们设置了电路参数和曝光信号波形的多个条件，构建了干扰数学模型，并评估了基本特性。 2）5GNR频段内的AIMD-EMI评估，该频段使用比手机、无线LAN或RFID更高的频段，在全球范围内尚未进行且没有数据，因此频段和时分双工（TDD）波形曲线我们进行了研究并获取了 AIMD-EMI 实机数据。这些数据对于构建AIMD-EMI数学模型至关重要，这是研究的最终目标，并使我们能够提高未来研究计划和任务的准确性。