10Mbpsの体内高速無線通信機の開発に成功――カプセル内視鏡や体内医用ロボットの高性能化に期待名古屋工大

名古屋工業大学は2018年9月20日、体内深部から体外へ1秒当たり1000万ビット（10Mbps）の高速無線通信機の開発に成功したと発表した。この通信速度は、体内深部まで到達した信号では世界最速だという。

体内から体外への高速無線通信機は、カプセル内視鏡を用いたリモート診断、体内の患部に薬剤注入やサンプル採取／切除などを行う体内医用ロボットの無線制御ほか、医療分野を中心にさまざまな用途がある。

一方、人体の内部から外部への無線通信は、現在は400MHz付近の狭い周波数帯の利用が主流。通信速度は1秒当たり数十万ビット程度で、高速／大容量／高画質な画像や動画の伝送は困難だった。

そこで研究グループは、10～60MHzの周波数帯が、伝搬損失が400MHz帯に比べて小さく人体深部まで通信できる上、周波数帯域が総務省の認証なく使用できることに着目。10～60MHzの広帯域パルス伝送方式を採用した体内深部まで1秒当たり1000万ビットの高速通信機の開発に成功した。

開発にあたり、まず、人体の伝送中に起こる信号波形の歪みを修正する波形整形技術を開発。高速通信時に生じる符号間干渉問題を解消した。次に、この周波数帯でのアンテナ小型化の難しさを、磁性材料の波長短縮効果を利用して解決した。その結果、従来に比べ30倍以上の高速通信を体内深部においてまで達成した。また、ノルウェー・オスロ大学病院協力の下、ブタを用いた生体実験により体内26cmの深部までの高速通信も実証している。

研究グループは現在、通信機全体の小型化に向けて、千葉大学フロンティア医工学センターと協力。飲み込める程度の超小型アンテナの開発を進めており、さらに、通信機回路全体の集積回路（IC）化を推進しているという。

また、医療／福祉／ヘルスケア分野の応用例として、心臓ペースメーカーなどの生体センサーとの一体化による、遠隔的な病状のモニタリングや診断／対処を挙げている。

ペースメーカーへの応用例

さらに、人体装着型義手ロボットのための通信機として、また、腕や足を失った方の義肢や、病気で脳の指令が四肢に伝わらない患者の四肢のワイヤレス制御にも応用できるとしている。

人体装着ロボット義手、筋電義手への応用例

10Mbpsの体内高速無線通信機の開発に成功――カプセル内視鏡や体内医用ロボットの高性能化に期待　名古屋工大