Elektroingenjörer vid University of California i San Diego har visat upp en ny teknik för trådlös kommunikation som fungerar genom att magnetiska signaler skickas genom människokroppen. Den nya tekniken erbjuder en låg energiförbrukning och ett säkrare sätt att förmedla information mellan elektroniska accessoarer – ett bättre alternativ än befintliga trådlösa kommunikationssystem, enligt forskarna.

Foto: UC San Diego

Hittills har forskarna tagit fram en ”proof-of-concept”-prototyp men ser möjligheten att utveckla ett helt trådlöst sensornätverk där människans kropp används som överföringsmedium och som till exempel kan användas för hälsoövervakning av kroppen.

– I framtiden kommer människor att vara påklädda med mer elektronik, såsom smarta klockor, fitnesstrackers och hälsomonitorer. Alla dessa enheter kommer att behöva kommunicera information mellan varandra. För närvarande sänder dessa enheter information med hjälp av Bluetooth-radio som använder mycket energi för att kommunicera. Vi försöker hitta nya sätt att överföra information runtomkring den mänskliga kroppen som använder mycket mindre energi, säger Patrick Mercier, professor vid Institutionen för elektro- och datorteknik vid UC San Diego som lett studien. Mercier fungerar också som co-chef för UC San Diego Center for Wearable Sensors.

Den nya studien presenterar en lösning på några av de största hindren för andra trådlösa kommunikationssystem: Att minska energibrukningen vid sändning och mottagning. Radiosignaler passerar inte så lätt genom den mänskliga kroppen och därför krävs en effektförstärkning för att överbrygga denna ”signalobstruktion” eller transmissionsförlust.

I studien har elektroingenjörerna visat en teknik som kallas magnetic field human body communication, vilken använder kroppen som ett medium för att överföra magnetiska signaler mellan elektroniska enheter. En fördel med detta system är att magnetiska fält kan passera fritt genom biologiska vävnader från en kroppsdel till en annan så att signaler kan överföras med mycket lägre transmissionsförlust och därmed potentiellt mycket lägre strömförbrukning. I sina experiment har forskarna visat att den magnetiska kommunikationslänken fungerar bra på kroppen men de har inte testat tekniken när det gäller energiförbrukningen, men dock visat att transmissionsförlusten är uppemot 10 miljoner gånger lägre än den som förknippas med Bluetoothradio.

Forskarna påpekar också att tekniken inte utgör några allvarliga hälsorisker eftersom den är avsedd för applikationer i kommunikationssystem med magnetiska signaler som har en mycket låg sändningseffekt – mycket lägre än MRI-skannrar och trådlösa implantatenheter.

En annan potentiell fördel med magnetic field human body communication är att det kan erbjuda säkrare kommunikation jämfört med Bluetooth-nätverk som kan avlyssnas. Men med forskarnas teknik utstrålas inga signaler från kroppen och kan heller inte överföras till någon annan person. Men det finns dock vissa begränsningar. Magnetfältet kräver cirkulära geometrier för att propagera genom människokroppen. Den passar alltså för tillämpningar med smarta klockor, pannband och bälten men inte som till exempel pulsmätare där en liten sensorpad fästs på bröstet.

Prototypen består av koppartrådar som är isolerade med PVC-rör. I ena änden ansluts koppartrådarna till en extern analysator och i den andra änden är trådarna lindade i slingor kring tre områden av kroppen: Huvudet, armarna och benen. Dessa spolar tjänar som källor för det magnetiska fältet och kan sända magnetiska signaler från en del av kroppen till en annan. Med prototypen kunde forskarna påvisa och mäta signaler med låga transmissionsförluster från arm till arm, från armen till huvudet och från armen till benet.

Forskarna vid University of California i San Diego presenterade sina rön den 26 augusti vid den 37:e årliga internationella konferensen IEEE Engineering in Medicine and Biology Society i Milano, Italien.

Filed under: Utländsk Teknik