3D電磁界シミュレーション用^XFdtd®ソフトウェア

ミリ波(MMW)技術、特に第5世代(5G)デバイスが注目されるにつれ、EM曝露条件を正確に理解し特徴付けるために、眼組織の包括的な電磁(EM)モデルが非常に必要とされている。本研究では、MWと角膜の相互作用を調べるために数値モデリングを採用し、まつ毛の影響を考慮しながら、解剖学的に正確な眼球モデル内での電磁場分布と吸収を特徴付けることを目的とする。有限差分時間領域(FDTD)法を用いて、20.0から100.0GHzまでのEM放射相互作用のシミュレーションを人間の眼球モデルで行った。さらに、有限差分法（FD法）に基づくスキームを用いて、XFdtdの熱センサーを用いた眼球モデル内の温度分布の増加を解析した。その結果、EMフィールドの不均一な分布が明らかになり、特にまつげやまぶたに隣接する角膜領域で強まった。同様の電磁場パターンにもかかわらず、まつげの有無による温度差への影響はほとんどない。しかし、この研究では、100.0GHzにおいてまぶたの表皮による放射線吸収が増加し、角膜の温度上昇が抑制されることが明らかになった。

フォーギメア N、ヴィラゴシュ Z、ヤバリ A、ウッド A: ミリ波照射下における角膜の電界分布と吸収電力密度に及ぼすまつ毛の影響。 生体電磁気学, 1-12 (2024)

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第5世代無線通信システムの世界的な普及により、28GHz帯ミリ波の応用が広がっている。その熱効果は、ミリ波にさらされた身体部分に痛みや組織損傷を引き起こす可能性のある支配的な要因である。しかし、この熱感覚の閾値、すなわち、ミリ波の熱影響に対する最初の主観的反応が生じる皮膚温度のベースラインからの変化の程度は、依然として不明である。ここでは、ミリ波に曝露したときの熱感覚の閾値を調べ、その信頼性を評価した。健康な成人20人を対象に、左手中指の指先に28GHzのミリ波を5段階のアンテナ入力電力（0.2、1.1、1.6、2.1、3.4W）で照射した（入射電力密度：27-399mW/cm2²).この測定セッションは、閾値の信頼性を評価するために同日に2回繰り返された。クラス内相関係数（ICC）とBland-Altman分析が、それぞれ相対的信頼性と絶対的信頼性の指標として用いられた。また、各暴露レベルにおいて、2回のセッション中に感覚を知覚した参加者の数を知覚率としてカウントした。平均熱感覚閾値は、126-399 mW/cm²の条件では0.9℃-1.0℃以内であったが、27 mW/cm²条件では0.2℃であった。27mW/cm2と126mW/cm2の閾値のICCは、0.9℃-1.0℃以内であった。²の閾値のICCは、それぞれ不良とまずまずと解釈された。191 mW/cm²条件における比例的な偏りを除けば、固定的な偏りは見られなかった。参加者全員が399 mW/cm²で知覚し、知覚率は曝露レベルが低くなるにつれて徐々に低下した。重要なことは、参加者の3分の2が、両方のセッションまたは片方のセッションで27 mW/cm²では、低温にもかかわらず、参加者の3分の2が熱 感を感じたと回答した。これらの結果から、熱 感覚の閾値は1.0℃前後であり、曝露レベ ルを問わず一貫していることが示唆される。さらに、人間の知覚の性質上、熱感覚の知覚は本質的に曖昧である可能性がある。

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7Tのパラレル・トランスミッションMRIが研究プロジェクトで採用されることが多くなり、S/N比の向上と新しいコントラストが得られるようになった。しかし、安全なスキャンを行うためには、体内での磁場の相互作用を注意深く考慮する必要がある。最近の物理的に柔軟なボディコイルの進歩により、高磁場での腹部撮影が可能になったが、エネルギー沈着に対する変動性の増大の影響についてはさらなる検討が必要である。本研究の目的は、被験者の形状、呼吸位相、コイルの位置が比吸収率（SAR）に及ぼす影響を評価することである。10人の健康な被験者（体格指数[BMI]=25±5kg m-2）を呼気息止め中にスキャンし（3T）、画像を用いて身体モデルを作成した。これらの被験者のうち7人は吸気時にもスキャンされた。まずコイルと身体モデルの簡略化を検討し、次に典型的な8チャンネル平行送信コイルを腹部に配置して有限差分時間領域シミュレーションを実行した。シミュレーションは、10万回の位相設定にわたって10g平均SAR（SAR10g）マップを生成するために使用され、最悪のシナリオの10g平均SAR（wocSAR10g）は、三角測量の最大化を使用して特定された。チャンネルあたり1Wの入力電力で10人の被験者の平均最大SAR10gは1.77W kg-1であった。ホットスポットは常に筋壁境界付近の体表面近くにあった。10人の被験者のwocSAR10gは2.3～3.2W kg-1の範囲であり、脂肪体積率（R = 8）およびBMI（R = 0.6）と逆相関していた。被験者の形状、呼吸位相、現実的なコイルの再配置のばらつきによるSAR10gの変動係数は、それぞれ12％、4％、12％であった。本研究により、現実的なコイルリポジショニングによる変動は、腹部撮像における健常被検者ジオメトリの違いによる変動と同様であることがわかった。このことは、腹部撮影の安全な閾値を設定する上で、個々人のモデル化よりも集団ベースのモデル化の方が有用である可能性が高いことを示唆しており、重要である。

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この理論的研究は、1.5 T磁気共鳴イメージング(MRI)用の新しいデュアルチャンネル横磁場高周波(RF)表面コイルの設計と解析的/数値的最適化を提示する。この研究では、RFコイルの空間的な向きを揃えた2つのチャンネルを一列に並べた平面的なセットアップを検討し、シングルチャンネル横磁場RFコイルの設計上の一般的な欠点である、RF磁場方向に沿った視野（FOV）の減少を解決することを目指している。この設計における重要な課題は、相互干渉を防ぐために2組の横磁場RFコイルを効率的にデカップリングすることである。我々のモデリングアプローチは、細線理論モデリング、ストリップ導体コイルの静磁場計算、および全波電磁気シミュレーションを統合したものである。64MHzにおける主な結果は、2チャンネルRFコイル間の戦略的な幾何学的配置と、個々のRFコイルの設計における幾何学的非対称性の導入が、相互インダクタンスを最小化し、効果的なデュアルチャンネルMRIアプリケーションへの道を開くことを示している。このデカップリングアプローチにより、FOVを向上させることができ、最適化されたデュアルチャンネル横磁場RFコイル構成を開発するための理論的枠組みを提供する。現在の設計は、64MHz（1H、1.5T）での全波数値研究によって検証され、より低い周波数またはより高い周波数で拡張される可能性があり、後者の場合には損失性サンプルの存在を考慮する必要がある。

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RF放射線の角膜への健康影響を調べることの重要性は、いくら強調してもしすぎることはない。本研究は、ミリ波（mmW）およびテラヘルツ（THz）波の角膜による吸収を、正常および病的状態の両方を考慮した数理シミュレーションによって調べることで、この必要性に対処することを目的とした。

XFdtdを用いた有限差分時間領域（FDTD）計算シミュレーション。Sensors.2023; 23(13):5853. 

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本論文の内容は、著者らのこれまでの研究の続編である。部分放電検出用近接場磁界プローブの開閉器内における合理的な配置を実現するため、部分放電により発生する電磁波信号の近接場伝搬特性に及ぼす開閉器内部構造の影響をシミュレーション解析し、開閉器内における近接場プローブの設置位置を決定する。まず、開閉器の異なる媒質における電磁波信号の伝搬特性を解析し、開閉器モデルを構築する。次に、有限差分時間領域法に基づいて、部分放電電磁波信号の近接場伝播に対する開閉器内のさまざまなデバイスの影響をシミュレーションした。シミュレーションの結果、変流器、碍子、母線、キャビネットはすべて、部分放電により発生する近接場電磁波信号の振幅を明らかに減衰させ、碍子は明らかな信号歪みを引き起こすことがわかった。最終的に、近接場プローブは開閉器の底板近くの内壁または右壁に設置することが可能であると判断された。

スイッチギアにおける部分放電電磁波信号の近接場伝搬特性に関する研究。Energies.2023; 16(8):3372. 

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PEDOTポリマー電極は、アクリレート（歯科用複合材料）と導電性ポリマーであるポリスチレンスルホン酸ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）（PEDOT:PSS）からなる、金属を含まない電極である。電極はゲルとして皮膚に塗布され、皮膚との導電性結合を達成するために青色光で10～20秒間硬化される。この電極は、繊維の骨格とPEDOT:PSSからなるポリマーケーブルと組み合わせて使用される。この新しいタイプの電極とケーブルをさまざまな条件下でテストするために、我々は2つのストレステストを設計した。強磁場（3テスラ）内での物理的挙動を調べるため、PEDOTポリマー電極を磁気共鳴断層撮影装置内のアガロース頭部ファントムに取り付け、画像シーケンスを行った。可能性のある加熱効果を測定するため、MRIに安全な温度センサーを近くに設置した。金属ケーブルと比較して、電極を導電性繊維ケーブルと組み合わせて使用した場合、温度上昇はほとんど観察されなかった。さらに、この電極は連続4日間、気候室内で安定したインピーダンス値を示した。これらの結果は、PEDOTポリマー電極をMRI中の生体信号記録電極として、特に心臓MRIや機能的MRIと組み合わせた脳波計（EEG-fMRI）用に試験する道を開くものである。

PEDOTポリマー電極の磁気共鳴イメージングおよび気候チャンバー内での長期試験における物理的挙動。Sci Rep13, 5826 (2023). 

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本論文では、Deep-Learningを利用した人体における電磁波吸収の代理モデルを提案する。特に、有限差分時間領域解析のデータ群から、周波数3.5GHzにおける人体頭部断面領域の平均および最大パワー密度を復元する観点から、畳み込みニューラルネットワーク（CNN）の学習が可能である。開発された方法により、頭部全体と眼球領域の平均および最大パワー密度を迅速に決定することができる。この方法で得られた結果は、マクスウェル方程式に基づく方法で得られた結果と同様である。

Di Barba P, Januszkiewicz Ł, Kawecki J, Mognaschi ME.人間の頭部における電磁波吸収：深層学習モデルに基づく仮想センサー。Sensors.2023; 23(6):3131. 

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テラヘルツ電磁波（THz）製造技術の進歩により、応用の可能性を探ることへの関心が高まっている。新たな応用により、人間とテラヘルツ放射との偶発的な相互作用が増加することは避けられない。THz放射の波長は、毛髪や汗管などの皮膚構造の寸法と同じオーダーであることから、これらの構造間の相互作用の可能性が注目されている。この相互作用を、0.45THzの遠視野励起を用いた有限差分時間領域（FDTD）シミュレーションを用いて研究した。アンテナのような効果は検出されなかった。毛髪と汗管の両方で、反応性近接場効果による比吸収率（SAR）の増加領域が、それぞれ0.01-0.05mmと0.001-0.002mmのオーダーで見つかった。巻かれていない汗管を用いたシミュレーションでは、らせん構造と同じ透過パターンが得られ、らせん構造が皮膚におけるTHz放射の伝播に影響を与えないことが示された。

Vilagosh Z, Foroughimehr N, Lajevardipour A, Wood AW.0.45THzにおける汗管と毛髪のFDTDシミュレーション。Dermato.2023; 3(1):69-84. 

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ワイヤレスカプセル内視鏡は、医療診断に使用するために、ヒトの消化管の画像をキャプチャして送信する。カプセルの局在化により、検査中に検出された病変部を正確に特定することが可能になる。アンテナは内視鏡カプセルの重要な要素であり、消化器官内部の記録画像を含む信号の送信に使用される。アンテナのパラメータは、受信信号の解析に基づいてカプセル内視鏡の位置を特定するアルゴリズムの性能にも影響します。本論文では、内視鏡カプセル用のジグザグコンフォーマルアンテナを紹介する。ー内視鏡カプセル用ジグザグコンフォーマルアンテナ（ー内視鏡カプセル用ジグザグコンフォーマルアンテナ。次に、受信信号の位相差解析に基づく改良型定位システムに適用する。この新しいアプローチでは、アルゴリズムはあらかじめ定義されたセットから5つの外部受信機を選択し、人体モデルの誘電率の適応的推定を使用する。生体の生体モデル比誘電率の生体の生体モデル比誘電率の生体モデル比誘電率の生体モデル比誘電率。シミュレーションにはRemcom XFdtdソフトウェアと、単純化した人体モデルと異種人体モデルの両方を適用した。提案されたアンテナと共に外部受信機の自動選択を使用する技術は、このアルゴリズムの前バージョンと比較して、ローカライゼーションの精度を約15％向上させた。

ーOleksy P, Januszkiewicz Ł.受信機選択アルゴリズムと修正カプセルアンテナを用いた無線カプセル内視鏡のローカライゼーション。Electronics.2023; 12(4):784. 

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本稿では、3.5GHz帯で動作する第5世代送信機からの電磁界を遮蔽する構造の設計プロセスを紹介する。このプロジェクトの目的は、アイ領域における電力密度の制限である。このため、構造体は導電性ワイヤーを格子状にしたもので、光に対して半透明である。設計は、有限差分時間領域法と進化論に基づく最適化手法によるコンピュータ・シミュレーションを用いて行われた。シミュレーションに要する時間を短縮するため、顔と目の簡略化したモデルを開発した。ここで示した遮蔽構造の構造は、保護ゴーグルの形で簡単に製作することができる。コンピュータ・シミュレーションの結果、目の領域におけるパワー密度は、遮蔽しない場合と比較してほぼ7分の1に低減できることが示された。

Kawecki J, Januszkiewicz Ł, Di Barba P, Kropidłowski K. 電磁放射線に対する目の遮蔽：頭部の縮小モデルを用いた最適設計。Electronics.2023; 12(2):291. 

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この論文では、電気的パラメータ（導体形状やコンデンサの品質など）の選択が、品質係数Q、無負荷Qと負荷Qの比、コイル感度の観点から、コイルの全体的な性能にどのように影響するかを説明する。続いて、0.18～0.55 Tの磁気共鳴（MR）臨床スキャナ用RFコイルの設計、製作、試験の分野で、MR製造会社と協力して、当電磁研究所で実施した研究を、サーフェス型、ボリューム型、フェーズドアレイ型コイルに分類して要約する。

Giovannetti G, Frijia F, Flori A. 低磁場（0.18-0.55T）磁気共鳴スキャナー用高周波コイル：研究室と製造会社の協力による経験。Electronics.2022; 11(24):4233. 

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本研究では、30GHzから100GHzの範囲の電磁波と、非常に敏感な人間の角膜の相互作用を用い、異なるメッシュサイズを使用した場合のFDTD計算シミュレーションシステムの精度の変化を実証した。ベースセルサイズの仕様の異なるアプローチを比較した。計算の精度は、点センサーで収集した電界の絶対値だけでなく、電界分布の詳細を示す平面センサーを適用することによって決定される。ベースセルサイズを手動で定義することにより、モデルサイズが小さくなり、計算時間も短縮できることがわかった。しかし、計算の精度は予測できない形で低下する。その結果、計算時間を最小化するためには、クラウドコンピューティングの利用が重要な役割を果たすことが示された。

Foroughimehr N, Vilagosh Z, Yavari A, Wood A. The Impact of Base Cell Size Setup on Finite Difference Time Domain Computational Simulation of Human Cornea Exposed to Millimeter Wave Radiation at above Frequencies at 30 GHz.Sensors.2022; 22(15):5924. 

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ミリ波（mmWave）セルフリーのマッシブ・マルチユーザ（MU）多重入力多重出力（MIMO）システムは、mmWave周波数で利用可能な広い帯域幅と、セルフリー・システムの改善されたカバレッジを兼ね備えています。しかし、mmWave周波数での高いパスロスに対抗するためには、ユーザー機器（UE）は意味のある方向、つまり近くのアクセスポイント（AP）に向けてビームを形成する必要があります。同時に、MU干渉を低減するために、複数のUEは同じAPへの送信を避ける必要がある。彼らは、セルフリーのmmWaveマッシブMU-MIMOアップリンクにおけるビームアライメント（BA）のための干渉を考慮した方法を提案している。このシナリオでは、APはフルデジタル受信ビームフォーミングを行い、UEはアナログ送信ビームフォーミングを行う。商用レイトレーサーによる現実的なmmWaveチャネルを用いて本手法を評価し、MU干渉を考慮しない方法と同様に、無指向性伝送に対する提案手法の優位性を示した。

mmWaveユーザー中心セルフリー大容量MIMOシステムにおけるビームアライメント 2021 IEEEグローバル通信会議（GLOBECOM）2021
S.ブッツィカルメン・ダンドレアマリア・フレシアシャオフェン・ウー

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COsmicニュートリノ用ビームフォーミング高架アレイ（BEACON）は、地球における超高エネルギーのタウニュートリノ反応によって生成される上昇気流からの電波放射を検出するために計画されたニュートリノ望遠鏡である。この検出メカニズムは、宇宙ニュートリノのタウフラックスの測定を提供する。彼らは2018年から稼働しているバークロフト・フィールド・ステーションの高所に8チャンネルのプロトタイプ装置を設置し、30〜80MHzに感度を持つ4つの二重偏波アンテナで構成され、その信号はカスタムデータ収集システム（DAQ）を使ってフィルタリング、増幅、デジタル化され、ディスクに保存される。BEACONプロトタイプは、有効体積を最大にするために高い高度にあり、トリガーレベルでの人為的背景雑音の除去を改善するために指向性ビームフォーミングトリガーを使用している。ここでは、BEACONプロトタイプ装置の設計、構造、校正について述べる。また、測定器によって観測された電波環境について議論し、宇宙線候補事象を含む、測定器によって観測された事象の種類を分類する。

高エネルギーニュートリノの電波検出のための干渉計トリガーアレイの設計と性能，Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, SpectrometersDetectors And Associated Equipment 2019．

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本論文では、高速なコイルプロトタイピングプロセスを可能にする、コイルインダクタンス推定に関する2つの異なる手順について説明し、比較する。最初の方法は、準静的近似の計算に基づくもので、RFコイル導体の断面形状が全インダクタンスにどのような影響を与えるかを調べることができ、さまざまなコイル形状に対して容易に計算することができる。第二のアプローチは、有限差分時間領域（FDTD）アルゴリズムに基づく数値全波法を使用し、マルチエレメントフェーズドアレイの場合を含む、あらゆる複雑な形状のRFコイルのシミュレーションを可能にする。広い磁場範囲(0.18-7 T)で動作するRFコイルについて、ワークベンチ測定との比較により、解析結果と数値結果の両方が検証された。

Giovannetti G, Frijia F, Flori A, Galante A, Rizza C, Alecci M. A Practical Guide to Estimating Coil Inductance for Magnetic Resonance Applications.Electronics.2022; 11(13):1974. 

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本稿では、IoTウェアラブルデバイスへの応用を目的とした、反射板と一体化した完全テキスタイルデュアルバンドロゴアンテナを提案する。提案するアンテナの放射素子は、アクセサリーに目立たないように組み込むために、サウスウエスト大学「ネオフィット・リルスキー」のロゴを模倣した形状になっている。ウェアラブルアンテナからの放射を低減し、近くの物体からの負荷効果に対する堅牢性を向上させるため、反射板が繊維基板の反対側に取り付けられている。つのアンテナプロトタイプを製作し、自由空間と3つの異なる物体（人体、ノートパソコン、ラップトップ）でテストした。さらに、関心のある2つの周波数範囲において、25～38％と62～90％の放射効率を達成した。さらに、反射体により、人体ファントムの10gの質量を平均した最大局所比吸収率は、2.4GHzで0.5182W/kg、5.47GHzで0.16379W/kgに等しいことがわかった。さらに、実世界で使用されるオフボディシナリオの信号強度インジケータとパケットロスを収集する測定キャンペーンの結果から、バックパック一体型アンテナプロトタイプが高品質のオフボディ通信チャネルを形成できることが実証された。

Atanasova GL, Atanasov BN, Atanasov NT.IoTウェアラブルデバイスのための完全テキスタイルデュアルバンドロゴアンテナ。Sensors.2022; 22(12):4516. 

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ワイヤレスカプセル内視鏡は、人間の消化管の写真を撮影・送信し、医療診断に使用される。カプセルの位置から病変部位を正確に特定することができる。これは、カプセルから受信した電磁波のパラメータを分析することで実施できる。人体は無線信号の伝播に影響を与える複雑な異種環境であるため、受信電力レベルに基づいて送信機と受信機の間の距離を決定することは困難である。本論文では、無線信号位相差検出アルゴリズムを使用して内視鏡カプセルの位置を特定する拡張アプローチを示す。各カプセルの位置に対して、この技術は人体モデルの誘電率の適応的推定を使用する。このアプローチは、数値的な異種人体モデルを用いたRemcom XFdtdソフトウェアによるコンピュータシミュレーションと、物理的なファントムを用いた測定によりテストされた。

Oleksy P, Januszkiewicz Ł.位相差検出アルゴリズムと適応ボディモデルによるワイヤレスカプセル内視鏡ローカライゼーション。Sensors.2022; 22(6):2200. 

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Exposures to radiofrequency electromagnetic fields (RF-EMFs, 100 kHz to 6 GHz) have been associated with both positive and negative effects on cognitive behavior. To elucidate the mechanism of RF-EMF interaction, a few studies have examined its impact on neuronal activity and synaptic plasticity. However, there is still a need for additional basic research that further our understanding of the underlying mechanisms of RF-EMFs on the neuronal system. The present study investigated changes in neuronal activity and synaptic transmission following a 60-min exposure to 3.0 GHz RF-EMF at a low dose (specific absorption rate (SAR) < 1 W/kg). The authors showed that RF-EMF exposure decreased the amplitude of action potential (AP), depolarized neuronal resting membrane potential (MP), and increased neuronal excitability and synaptic transmission in cultured primary hippocampal neurons (PHNs). The results show that RF-EMF exposure can alter neuronal activity and highlight that more investigations should be performed to fully explore the RF-EMF effects and mechanisms.

Echchgadda, I., Cantu, J.C., Tolstykh, G.P.et al.3.0GHz高周波電磁場曝露後の一次海馬ニューロンの興奮性の変化。Sci Rep12, 3506 (2022). 

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本稿では、第五世代通信システムの基地局放射に適用した場合、「アルミホイル帽子」が実際にどの程度有効であるかを示す。第5世代無線システムで使用される周波数におけるシールド特性の観点から、これらの保護具の有効性に関する調査結果を紹介する。研究はコンピュータ・シミュレーションに基づいて行われた。有限差分時間領域法を利用したRemcom XFdtdソフトウェアとヘッドの数値モデルを適用し、導電性ヘッドカバーのシールド特性に関するデータを取得した。その結果、箔ヘッドカバーの場合、頭部領域における電力密度の最大低減係数は約50％であることが判明した。

Januszkiewicz Ł.5Gワイヤレスシステムへの導電性材料製ヘッドカバーのシールド特性の解析。Energies.2021; 14(21):7004. 

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本論文では、第5世代ワイヤレスシステムだけでなく、セルラーシステムや免許不要帯域での使用に適したウェアラブル4バンドアンテナの最適設計を紹介する。アンテナの設計は、アンテナ設計に適した最適化アルゴリズムの入念な研究に依存している。著者らは、異なる最適化アルゴリズムを比較するためのベンチマーク問題を提案した。事前に計算されたデータを使用して、最適化ルーチンのパラメータを調整し、ベンチマークで最適なパフォーマンスを実現しました。その後、4バンドのウェアラブル・アンテナの形状を最適化した。最適化プロセスでは、人体の簡略化モデルとともにFDTD法を使用した。アンテナ設計は、製作されたプロトタイプで評価された。

JanuszkiewiczŁ、Barba PD、Kawecki J. ダイポールベンチマーク問題でチューニングされた進化アルゴリズムを用いたウェアラブルマルチバンドアンテナの設計最適化。Electronics.2021; 10(18):2249. 

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この論文では、10.5テスラ（T）のヒト頭部磁気共鳴イメージングに焦点を当て、8チャンネルのトランシーバーダイポールアンテナアレイを構築し、同軸給電ケーブルの影響を評価した。同軸給電ケーブルの影響はシミュレーションで評価され、送信磁場（B1+）と比吸収率（SAR）効率の点で物理的に構築されたアレイと比較された。給電位置の検討のため、センター給電ダイポールアンテナアレイと2つの8チャンネルエンド給電アレイ（モノポールおよびスリーブアンテナアレイ）を比較した。ファントムを用いたシミュレーションの結果、これらのアレイはダイポールアンテナアレイに比べてSAR効率が約24％高いことが示された。人間の頭部モデルでは、8チャンネルモノポールアンテナアレイのSAR効率は、ファントムと比較して30.8%低いことが観察された。

Woo MK, DelaBarre L, Waks MT, Park YW, Lagore RL, Jungst S, Eryaman Y, Oh S-H, Ugurbil K, Adriany G. Evaluation of 8-Channel Radiative Antenna Arrays for Human Head Imaging at 10.5 Tesla.Sensors.2021; 21(18):6000. 

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自動車レーダー、5Gセルラーネットワーク、無線ローカルエリアリンクなど、30～90GHzの周波数帯を使用するアプリケーションへの関心が高まっている。本研究では、計算ファントムを用いて、人間の外耳道と鼓膜への30～90GHzのパルス放射の侵入を調査した。

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テラヘルツ（THz）周波数放射を使用するアプリケーションは、必然的に人体への被曝の増加につながる。0.45テラヘルツにおける薄皮のパワー密度と比吸収率（SAR）シミュレーションによると、エネルギーの大部分は棘層上部で吸収され、温度上昇は棘層下部で最大となる。有棘層と基底層の境界には、局所平均より100％SARが上昇する領域がある。死んだ角質層は、厚い皮膚の下の組織を保護している。反射研究は、鋭角と偏光入射放射線の使用が糖尿病性神経障害の評価を高める可能性を示唆している。

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10.5テスラでの頭部MRIアプリケーションのために、8組のループアンテナとダイポールアンテナを積層した16チャンネルアレイのシミュレーションを行った。Remcom XFdtdを使用して，ループ素子とダイポール素子の間の空間を変化させながら誘電体負荷でモデル化したループ素子とダイポール素子の間のアイソレーションを計算した．ループ-ダイポールアレイアセンブリは、頭部形状の誘電体ファントムを用いて、候補となる素子構成についてシミュレーションされた。

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自動車を運転する場合、外部アンテナは車体によって同乗者から静電的に遮蔽されている。オートバイに乗る場合は、そのような遮蔽物が存在しないため、ライダーがオートバイに搭載されたアンテナの特性に影響を与える可能性がある。そのため、アンテナと人体との相互作用を考慮する必要がある。本論文では、ライダーの身体がオートバイのアンテナに与える影響を解析する簡単なモデルを提案する。145MHz帯における放射特性と、取り付け位置が反射係数に与える影響を、XFdtdソフトウェアを用いてシミュレーションした。得られた値を測定値と比較する。

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本論文では、中国の3.3-3.6および4.5-5GHzの5G無線周波数割り当てをサポートするために、ウェアラブルデバイスアプリケーション用のデュアルバンド2×2 MIMOアンテナを紹介する。単一のアンテナユニットは、モノポール・モードと折り返しループ・モードで構成され、これらの2つの帯域をカバーするために単一のフィードを備えている。スマートウォッチサイズのPCB（40×40mm2）の上面と下面に配置された2つの同じアンテナを使用して、MIMO性能を実証した。XFdtdによるシミュレーションの結果、これらのMIMOアンテナは、両帯域において85%以上の効率、17dB以上のアイソレーション、0.02の相関係数を達成できることが示されました。

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本研究では、3つの異なる妊娠月齢（3ヶ月目、6ヶ月目、9ヶ月目）の妊婦と胎児の計算モデルにおける比エネルギー吸収率（SAR）の系統的な解析を行う。数値シミュレーションは、2つの周波数（すなわち、64MHzと128MHz）、2つのコイル直径（すなわち、750mmと650mm）、7つのランドマーク、すなわち、肩、心臓、胸骨、腹部（すなわち、胎児の頭部）、骨盤（すなわち、胎児の胴体）、大腿、膝について行った。入力音源の位置や鳥かごコイル内の妊婦モデルのy位置など、付加的な特徴がSARに与える影響を評価した。

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C-MRSは骨格筋の細胞代謝を研究するための非侵襲的な方法である。本論文では、ヒトふくらはぎ後部の筋肉におけるH-デカップリングC-MRS用に最適化された7T 3チャンネルCおよび4チャンネルHトランシーバーアレイの開発、評価、および初のin vivo測定を紹介する。開発したコイルアレイは、ファントムおよびin vivoMR実験において、簡略化されたスペクトルパターンを示し、グルコースファントムとヒトふくらはぎの筋肉において、非デカップリングスペクトルとHデカップリングスペクトルの間でS/N比が約2倍向上した。

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本論文では、人体をアンテナとして信号伝送を行う場合の伝搬特性を調べるために、非均質人体モデルを提示した。具体的には、(1)TX電極とRX電極の両方を空中に配置、(2)TX電極を人体に取り付け、RX電極を空中に配置、(3)TX電極を空中に配置し、RX電極を人体に取り付ける、(4)TX電極とRX電極の両方を人体に取り付ける、の4つのシナリオのチャネル利得を、1MHzから90MHzの周波数範囲で数値シミュレーションにより調べた。

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地中レーダーのような短距離レーダーは、高分解能のために広い帯域幅が必要であり、よりよく浸透するために低い周波数が必要である。このため、アンテナ設計には、低中心周波数で単一指向性のコンパクトなUWBアンテナという制約がある。本論文では、必要な帯域幅全体にわたって単一指向性の放射パターンを得るために、段付き反射器を背負ったファットモノポールアンテナの分数帯域幅を改善することに重点を置いている。本論文では、設計、シミュレーション、実験結果について述べる。

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本研究の目的は、磁気共鳴イメージング（MRI）用バードケージコイルの5つの計算モデルを、精度と計算コストに関して系統的に評価することである。モデルの精度は、周波数応答、電場(||E_20D7||)および磁場(||B_20D7||)の大きさの測定値との比較により、"対称平均絶対百分率誤差"(SMAPE)を用いて評価した。意義：鳥かご型ボディコイルの計算モデリングは、MRI中の高周波による発熱の評価に広く用いられている。数値モデルの実験的検証は、モデルが物理的なコイルを正確に表現しているかどうかを判断するために必要である。

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本論文では、分離率と局在化精度を向上させるための新しい方法を提案する。つの指向性アンテナを用いて指向性測定プラットフォームを構築する。アンテナによって捕捉された信号の時間遅延(TD)が計算され、プラットフォームを異なる角度で回転させることによってTDシーケンスが得られる。このシーケンスをTD分布特徴で分離し、マルチPDソースの方向を計算する。PD音源は誤差確率法を用いて方向によって位置決めされる。本手法を検証するため、XFdtdにより3つのPDソースを持つシミュレーションモデルを構築した。

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、、生体の生育に生育環境が生育環境が生育の生月齢の生齢の生齢の生齢の生長、生育生育生育生育生育生育生育地、生育生育生育生臨床応用を考慮し、TMSにおける3つの異なるコイルの実現可能性を分析する。XFdtdを用いて、現実的な頭部モデルにおける電場、磁場の3次元分布を求めた。生体の生体の生ずる頭部模型を生を生生を生を生を生の生す。

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ー915MHz産業・科学・医療（ー902-ー928MHz内視鏡カプセル用。アンテナの厚さはわずか0.2mmで、カプセルの内壁に巻き付けることができる。初期設計とパラメトリック・スタディによる最適化には、単層均質筋ファントムボックスを使用。アンテナの性能を解析し、より実用的なシナリオを実現するために、カプセル内部の構成要素の影響について議論する。、ーRemcom XFdtdシミュレーション環境におけるー現実的なー人体モデルをーアンテナ特性、ーCP純度、ー消化管内臓器別のー臓器別のー臓器別吸収率のー限界値ー臓器別吸収率をー

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多回転スパイラル表面コイルを平面および円筒状に配置し、高磁場（7.1T）マウス心臓MRIに使用。市販のバードケージは、rSNRにおいて円筒形スパイラルコイルを3～5倍上回る。ンマウス心臓MRIのー高磁場（ー7.1ーマウス心臓MRIのー7.1ー7.1ーマウス心臓MRIのー高磁場MRIー高磁場MRIー高磁場MRIー高磁場MRIー高磁場MRIー

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部分放電（PD）パターンの認識は、架空線の被覆導体の絶縁診断に不可欠である。現在の研究では、実環境における複雑な背景ノイズに十分に対処できておらず、ほとんどの検出方法は、主に特徴工学やディープラーニングに依存しており、精度と効率の改善の可能性を示唆している。このため著者らは、特徴選択とディープラーニングを統合したPDパターン認識アルゴリズムを提案するに至った。このアルゴリズムは、データの前処理に、特にPDの特性に合わせた離散ウェーブレットノイズ除去関数の設計を組み込んでいる。コロナ放電の特徴を特徴付けるために、ベイズ最適化アルゴリズムと光勾配ブースティング機械を採用している。さらに、マルチスケールクラスタリング特徴と特徴融合のための位相分解特徴を開発し、光勾配ブースティング機械に基づいて洞察的特徴を構築する。最後に、新しいディープラーニングモデルを定式化し、被覆導体における早期故障の卓越した検出性能を実証する。実験結果によると、このアルゴリズムはマシューズ相関係数スコア0.814を達成し、ベースラインアルゴリズムの0.719より13.2%向上し、速度も39.18%向上した。最終的な精度は97.85%である。このアルゴリズムは、導体の絶縁不良の早期検出において卓越した性能を示す。

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