Wissenschaftler senden Daten mit Breitbandgeschwindigkeit über den menschlichen Arm

Wir übertragen täglich Daten über eine Vielzahl von Medien: Drähte, Kabel, die Luft usw. Aber haben Sie jemals daran gedacht, dass wir eines Tages in der Lage sein könnten, Daten durch unsere Arme zu übertragen? Das auch bei Breitbandgeschwindigkeiten? Genau das haben Wissenschaftler in Südkorea getan.

Die menschliche Haut ist offenbar ein sehr energieeffizienter Kanal zur Übertragung von Daten. Ein kürzlich durchgeführtes Experiment erreichte eine Geschwindigkeit von 10 Mbit/s, was meine Internetverbindung beschämen könnte. Das Experiment verwendete kleine, flexible Elektroden und fand an der Korea University statt.
Der Befund könnte zu einer neuen Generation von Medizinprodukten führen, die den Blutzucker oder die elektrische Aktivität im Herzen überwachen können. Solche Geräte reduzieren den Energiebedarf für ein Überwachungsnetzwerk um etwa 90 Prozent im Vergleich zu drahtlosen Geräten, die mit Batterien betrieben werden.

Südkoreanische Forscher platzierten Elektroden in einem Abstand von etwa 30 Zentimetern am Arm einer Person und fanden heraus, dass sich die niederfrequenten elektromagnetischen Wellen ohne äußere Störungen leicht durch die Haut ausbreiten.
Die südkoreanische Studie verbesserte frühere Versuche, indem sie winzige Metallelektroden verwendete, die mit einem siliziumreichen Polymer beschichtet waren, wodurch sich das Gerät ohne Zwischenfälle 700.000 Mal in einem 90-Grad-Winkel biegen ließ. Jede Elektrode war etwa so breit wie drei menschliche Haare.
Anstatt Menschen direkt mit dem Internet zu verkabeln, sieht das Team gesundheitliche Vorteile für ihre Technologie.
Es ist schwierig, Vitalparameter wie Blutzucker und die elektrische Aktivität des Herzens bei einer Person im Alltag zu überwachen, da sie entweder mit schlangenförmigen Drähten, die mit einem Aufzeichnungsgerät verbunden sind, abgedeckt oder eine drahtlose Übertragung verwendet werden müssen.
„Wenn wir für jedes dieser Vitalzeichen kabellos verwenden würden, würden wir viele Batterien brauchen“, sagt Co-Autor der Studie Sang-Hoon Lee von der Korea University in Seoul. Ein über die Haut übertragenes Netz würde den Energiebedarf um rund 90 Prozent senken, sagt er.
Eine so funktionierende Kommunikationsverbindung wurde erstmals 2005 von Forschern der Universität Tokio in Japan nachgewiesen. Die verwendeten Elektroden waren jedoch groß, starr und aus Silberchlorid, was bei längerem Tragen zu Hautreizungen führen kann.

Lee und Kollegen beschichteten eine Metallelektrode mit einem flexiblen, siliziumreichen Polymer und stellten sicher, dass sie hautverträglich war, indem sie die Freiwilligen baten, eine Woche lang eine Elektrode auf ihrer Schulter oder hinter ihrem Ohr zu tragen. Außerdem führten sie Zytotoxizitätstests mit menschlichen Zellkulturen durch.
Das gesamte Gerät ist 300 Mikrometer dick – etwa so breit wie drei menschliche Haare – und hat Tests mit einer 90-Grad-Biegung 700.000 Mal überstanden.
Unter deiner Haut
Das koreanische Team arbeitet mit einem großen Elektronikhersteller an der Entwicklung von Gesundheitsüberwachungsnetzwerken mit den neuen Elektroden. Lee sagt, dass zukünftige Versionen sogar für Langzeitüberwachungsanwendungen wie Elektrokardiographie (EKG) oder Elektroenzephalographie (EEG) unter die Haut eingebettet werden könnten.
Forscher von Nippon Telegraph and Telephone arbeiten auch an körperinternen Netzwerken, mit dem Ziel, dass Einzelpersonen Türen öffnen können, indem sie sie berühren.
Aber die Tatsache, dass die meisten existierenden Geräte bereits für die Handhabung von drahtlosen Protokollen wie Bluetooth entwickelt wurden, macht die Verwendung dieser für solche Verbraucheranwendungen viel praktikabler, sagt John Lach, ein Elektro- und Computeringenieur an der University of Virginia in Charlottesville. „Sie müssten einen Empfänger anbringen, um ein Intra-Body-Netzwerk mit einem Mobiltelefon zu verbinden, während die meisten Mobiltelefone bereits Bluetooth-fähig sind.“
In medizinischen Anwendungen sei es jedoch sinnvoller, den Körper als Kanal zu nutzen, sagt er. „Wir werden energieeffizientere Kommunikationssysteme erforschen müssen, weil die drahtlose Übertragung ein so großer Stromfresser ist.“

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