視認が難しく、電波の遮蔽効果も大きい体内や水中・海中などの通信困難環境におけるCAの通信方式を検討します。生体内CAのプロジェクトと連携し、将来的に確率的に信頼性を確保する通信を実現するため、体内外通信の品質変動や不安定要因を把握し、通信成立条件や通信要求条件の整理を通じて、確率的遠隔制御の成立条件を導くための基礎研究を開始します。ユースケースとして、数百万の体内CAのうち数体を機械CAとして確率的に選択し、それらにトリガを与えることで体内CA群を制御する手法などの適用を想定しています。機械CAが体外または体表に近い体内に設置される場合は、スマートスポットセルとの直接通信によりデータ送受信を行い、体内深部に設置される場合は、別途設置した体外通信機を介して通信を行います。通信量は、体内CAの種類やアプリケーションにより異なります。本研究開発項目では、図1のようなネットワークを想定しながら、このような確率的に選択された体内CAに対する遠隔制御通信の信頼性を確保する技術の開発を行います。体内CAの開発を担当する新井プロジェクトの進捗を踏まえ、対応する信頼性確保基盤を構築します。

本年度は、生体内通信技術の研究動向を調査し、各種通信媒体を想定した研究事例を整理しました。多くは開発段階に至っていませんが、実用化またはそれに近い事例として、ミリメートルスケール以上の飲み込み型温度計や内視鏡などの製品化事例も取りまとめました。
通信成立の確率は、要求条件、電力供給方法、デバイスサイズ等に強く依存し、一般的な指標の策定は困難です。そこで、具体例として新井プロジェクトが開発したカプセル型体内CAを対象に指標の検討を行いました。仮定した通信要求に基づいて回線設計を行い、同CAの放射特性測定結果を基にして解析を実施しました。飲み込まれたカプセルの体内位置により、カプセルと体表面アンテナとの距離や向きが変化し、それによる受信電力の変動を考慮して、距離変化に伴う受信確率の変化を算出しました（図2）。人体組織内の減衰は、IT’IS のデータベース [1]に基づき、組織の比誘電率および導電率から推定しました。また、人体ファントムとSAR（Specific Absorption Rate）評価液剤を用いた計測の準備も進めました。これらを用いた測定は令和7年度に実施します。

[1] https://itis.swiss/virtual-population/tissue-properties/database/dielectric-properties/