スマートインプラント用のボリューム伝導ベースのRFIDシステムの設計と実装

人口が年齢に伴うにつれて、膝、股関節置換手術はますます人気があり、識別のためにこれらのインプラントにRFID（無線周波数識別）タグを埋め込むことが重要な問題になります。ワイヤレス手段によるRFIDタグの従来の動作は、RFIDタグの近くでフィールド強度を分解する金属オブジェクトによって引き起こされる干渉のために金属製の埋め込み可能な膝または腰には機能しません。このペーパーでは、金属環境でのRF干渉を回避しながら、ボリューム伝導を使用してRFIDタグを操作する方法を提案します。送電の効率を高めるために、このペーパーの電極は、実際の膝インプラント用に設計および最適化されています。生理食塩水を使用した実験が行われており、結果は、金属環境での信号減衰がはるかに少ないという点で、体積伝導がワイヤレス方法よりも優れた性能を持っていることを示しています。最後に、豚の皮膚を介した埋め込みRFIDタグを読む実験は、ボリューム伝導が金属製インプラントに埋め込まれたRFIDタグを操作する効果的な方法であることを示しています。

As the population ages, knee and hip replacement surgeries are more and more popular, and embedding an RFID (radio frequency identification) tag on these implants for identification becomes an important issue. Traditional operation of an RFID tag by wireless means will not work on the implantable knees or hips which are made of metal because of the interference caused by metallic objects degrading the field strength near the RFID tag. This paper proposes a method of operating an RFID tag using volume conduction while avoiding the RF interference in a metallic environment. To increase the efficiency of power transmission, electrodes in this paper are designed and optimized for a real knee implant. Experiments using saline have been conducted and the results have shown that volume conduction has a better performance than wireless methods in that signal attenuation is far less in metallic environments. Finally, the experiment on reading an implanted RFID tag through pig skin shows that volume conduction is an effective method to operate an RFID tag embedded on a metallic implant.