«Используя сверхзвуковые сигналы, мы предполагаем способность к не, только управляют внедренными медицинскими устройствами в теле, но и обеспечить живое вытекание высококачественного видео от устройств в теле», объяснил Эндрю Сингер, Семейный профессор Fox в Отделе Электротехники и Вычислительной техники в Иллинойсе. «Вы можете вообразить устройство, которое глотают в целях отображения пищеварительный тракт, но со способностью к HD-видео, которое будет непрерывно течься живое к внешнему экрану и ориентации устройства, которым управляет с помощью беспроводных технологий и внешне врач. Это может казаться, что научная фантастика сегодня, но в корне научной фантастики вопросы о том, что возможно. Мы хотели показать, что это было возможно, и разработка о всегда достижении к этому смежному возможна».В этом исследовании – сообщил в газете, «Экспериментальные Акустические Коммуникации Через ткань Mbps: МЯСО-COMMS», размещенное на arXiv.org – исследователи продемонстрировали, что улучшенные методы обработки сигнала могут обеспечить высокие скорости передачи данных (> 30Mbps) с низкими коэффициентами ошибок через ткани на частотах, которые позволили бы распространение через тело («К нашему знанию это – первый раз, когда любой когда-либо посылал такие высокие скорости передачи данных через ткань животных», добавил Певец. «Эти скорости передачи данных достаточны, чтобы позволить вытекание в реальном времени видео с высоким разрешением, достаточно смотреть Netflix, например, и управлять маленькими устройствами в теле».
До настоящего времени сердечные пациенты представляют самый большой сегмент пациентов, использующих беспроводную телеметрию от внедренных медицинских устройств. Однако, число и типы заявлений увеличиваются быстро для внедренных кардиостимуляторов и дефибрилляторов, мониторов глюкозы и насосов инсулина, датчиков внутричерепного давления, контроля за эпилепсией, заглатываемых камер для отображения пищеварительный тракт и еще много заявлений.«Эта работа исследует использование таких методов для коммуникаций через ткань для потенциального биомедицинского применения, используя огромную пропускную способность, доступную в коммерческих медицинских преобразователях ультразвука», сказал Майкл Оелз, адъюнкт-профессор электротехники и вычислительной техники в Иллинойсе. «Повышенный спрос на эти устройства и открытие новых заявлений на внедренные медицинские устройства продолжит усиливать роль этих устройств для ухода за больным и лечения болезни».Для внедренных медицинских устройств передача датчика характеризуется низкой пиковой мощностью и низким рабочим циклом, чтобы уменьшить потенциал для неблагоприятных биоэффектов и расширить время работы от батареи.
Другие подходы стремятся перезарядить маленькие батареи в этих устройствах с помощью беспроводных технологий, преобразовывая энергию из переданного сигнала от внешнего устройства (или как энергия электромагнитной или как ультразвуковой волны) в электрохимическое хранение. Поэтому использование распространения волны для коммуникации и взаимодействия с внедренными медицинскими устройствами – неотъемлемая часть текущей и будущей разработки устройств.В настоящее время наиболее внедренные медицинские устройства используют электромагнитные волны РФ, чтобы общаться через тело.
Федеральная комиссия по связи (FCC) регулирует пропускную способность, которая может использоваться для распространения электромагнитной волны РФ, доступного внедренным медицинским устройствам. Например, Medical Device Radiocommunication Service (MDRS) определяет частоты операции в пределах от 401-406 МГц. Соответствующая максимальная позволенная пропускная способность составляет 300 кГц, который неотъемлемо ограничивает темпы коммуникации этих устройств и, как сообщают, в текущих устройствах ограничен максимумом 50 КБ/с.«Для подводных заявлений радиочастота (RF) электромагнитные коммуникации были давно вытеснены акустической коммуникацией», отметил Певец. «Акустическая или сверхзвуковая коммуникация – предпочтительные коммуникационные средства под водой, потому что звук (давление) волны показывают существенно более низкие потери, чем РФ и могут размножить огромные расстояния для сигналов скромной пропускной способности».
Вне ограничений пропускной способности главное ограничение для использования электромагнитных волн РФ в теле является потерей сигнала, который происходит из-за ослабления в теле. Потери в мягких тканях сопоставимы с потерями в соленой воде, которая является главным элементом мягких тканей и является высокой средой потерь для распространения электромагнитных волн РФ. Мягкие ткани у каждого есть их соответствующие высокие свойства диэлектрика потерь, которые приводят к рассеиванию и многопутевой из сигналов, а также потери. Чтобы преодолеть эти потери, более высокая власть должна использоваться, и это может привести к нагреванию тканей из-за поглощения.
Неблагоприятные биоэффекты, связанные с радиацией электромагнитных волн в теле, не были изучены подробно и долгосрочные биологические эффекты нагревания, и нетепловые эффекты, такие как подразумеваемый повышенный риск рака или другого повреждения клетки, гарантируют дополнительное исследование, которое сказали исследователи.«Эти воспринятые риски могут быть столь же важными как фактические риски в удерживании прогресса», сказал Оелз. «Эти проблемы препятствовали прогрессу развивающихся беспроводных сетей внутритела, позволяя устройствам общаться друг с другом через тело и с внешними устройствами».Исследователи получили временную заявку на патент на высококачественной сверхзвуковой технологии.
Они будут представлять свои результаты на 17-м Международном семинаре IEEE на Достижениях Обработки Сигнала в Радиосвязях, в этом июле в Эдинбурге, Великобритания.Посмотрите больше в: http://arxiv.org/abs/1603.05269v1