
ペースメーカーやカプセルカメラなど、体内で動作するように設計されたデバイスは、医師が患者の健康状態をモニタリングできるように、体外にデータを送信します。しかし、電波で送信されるこの信号は弱く遅く、最大でも毎秒50キロバイト(参考までに、Netflixを正常に視聴するための推奨ダウンロード速度は1.5メガビット、約188キロバイト)です。FCCはこれらのデバイスに低消費電力を要求しており、「そのため、これらのデバイスの通信速度は本質的に毎秒50キロバイトに制限される」と、新たな論文は述べています。
イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究チームは、これらの電子機器の帯域幅を拡大する方法を発見しました。この計画は「MEAT-COMMS」と呼ばれています。研究者たちは先月ArXivに研究論文を発表し、本日New Scientist誌で取り上げられました。
研究者たちは、電波の代わりに超音波でデジタルデータを送信する装置を開発しました。過去の研究(多くは水中で実施)では、超音波を用いることで信号がより明瞭に(損失が少なく)かつ長距離まで伝わることを発見しています。さらに、超音波は数十年にわたり人体の画像を撮影する手段として使用されてきたため、安全かつ効果的であることが知られています。
研究チームは、データを超音波振動に変換するトランスデューサーと、水中で音波を拾うマイクであるハイドロフォンとの間の無線超音波通信の速度と忠実度をテストした。2つのデバイスを肉片(1つの実験ではプラスチック包装された牛レバー、もう1つの実験では豚ロース)の両側に置いた。
最大伝送速度は約30Mbpsで、NetflixをUltra HD画質で視聴するのに十分な帯域幅であることが分かりました。これらのデバイスを使って最新の映画を体内でストリーミングすることはおそらくないでしょうが(正直に言って)、デバイスを使って動画などのデータを収集し、コンピューターに送り返して分析したい研究者にとっては大きなメリットです。
しかし、欠点もあるかもしれません。インターネットに接続されたものはすべてハッキングの危険にさらされており、医療機器も例外ではありません。実際、昨年、一部の専門家は、ハッキングされた医療機器が今年最大のサイバーセキュリティリスクをもたらすだろうと予測しました。機器が超音波でデータを送信する場合、研究者はデータの暗号化を確実に行う必要があるかもしれません。幸いなことに、数年前に研究者たちはその方法を発見しました。すべてのデータも暗号化されていれば、帯域幅は十分に高速であると推測できます。
研究者たちは次に、これらのデバイスが臓器や様々な組織の複数の層を介してどのようにデータを伝送するかを検証したいと考えています。これは、生きた動物、そして最終的には人間で試験する前の準備段階です。