超広帯域通信技術による体内医療画像の高速・高信頼伝送に関する研究

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本研究は体内に埋め込むもしくは挿入して使用するインプラント医療機器における無線通信技術の特性向上を目的としたものである。この中でもカプセル内視鏡と呼ばれるカプセル内部にカメラやバッテリー、送信機が内蔵されたデバイスを患者が口より摂取し消化器官内の映像を撮影し外部に伝送するシステムに着目した。このシステムではリアルタイムで画像を伝送するには高速伝送性が要求され、さらには重要な生体情報であることから高信頼性についても通信には要求される。このことから高速伝送性を満たすためにUWB(Ultra Wide Band) ローバンドと呼ばれる周波数帯を用いた。そして高信頼性の確保のために送受信のアンテナを複数本用いるダイバーシチ技術を適用した。通常、インプラント機器においてアンテナを複数挿入することはデバイスの小型さゆえに困難であるが、UWBローバンドという高周波数帯を用いることによるアンテナの超小型化技術により複数アンテナの挿入が可能となった。このシステムについて計算機シミュレーションによる通信特性評価は行っているが実際の通信機を用いた特性評価は行っていなかった。そこでUWBローバンド用送受信機を用いて、人体の電気定数を模擬した液体である生体等価液体ファントムによる特性評価を行った。今回の評価では液体を満たした水槽を1cm x 1cmのグリッドで区切り、それぞれのグリッドにおいて送信アンテナを配置することで水槽表面の受信アンテナとの間で通信が可能であるかを評価した。この評価において送信アンテナを2本、受信アンテナを4本用いた場合では、従来の送受信ともにアンテナを1本ずつしか用いない場合と比較すると通信可能なグリッドが13点から66点と約5倍に増加した。このことから、アンテナを複数用いるダイバーシチ技術の適用により通信可能範囲が拡張され、より高信頼な通信が可能となることが示された。