(MATÉRIAS EXTRAÍDAS DO SÍTIO:
Informática
Humanos wireless vão virar antenas móveis
de celular e internet
Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/11/2010
A equipe do Dr. Simon Cotton já está trabalhando no desenvolvimento do conceito de "comunicações centradas no corpo".
Comunicações centradas no corpo
Em um futuro não muito distante, cada pessoa poderá se transformar em um repetidor de sinais, funcionando como um ponto de acesso móvel para a internet ou para a transmissão dos sinais de telefonia celular.
Segundo pesquisadores da Universidade de Belfast, no Reino Unido, para que os "humanos wireless" tornem-se uma realidade, basta que cada um leve consigo um sensor especial - como humanos já não usam fios para se plugar, o conceito se refere a usar os humanos como suporte às redes sem fios.
A disseminação dos sensores pela cidade permitirá a criação de uma nova infraestrutura de banda ultra larga móvel, reduzindo a necessidade da instalação das estações base de telefonia móvel e criando pontos de acesso à internet em virtualmente toda a cidade, bastando que haja um número suficiente de pessoas nas imediações.
A equipe do Dr. Simon Cotton já está trabalhando no desenvolvimento do conceito de "comunicações centradas no corpo".
Redes corpo a corpo
Segundo o cientista, além da redução no custo da infraestrutura e uma maior largura de banda disponível para todos, os benefícios dos humanos wireless incluem uma grande melhoria nos jogos para celulares e nos serviços de saúde à distância, além da possibilidade de acompanhamento de atletas com precisão e em tempo real.
A ideia dos cientistas é incorporar os sensores em uma futura geração de telefones celulares e outros equipamentos eletrônicos portáteis, que se comunicariam de forma autônoma para criar grandes "redes corpo a corpo" - ou BBNs (body-to-body networks).
O próprio pesquisador explica seu projeto
"Nos últimos anos, tem-se realizado muitas pesquisas em antenas e sistemas projetados para compartilhar informações sobre a superfície do corpo humano. Até agora, pouco se fez para resolver o próximo grande desafio, que é uma das últimas fronteiras das comunicações sem fios - como aquela informação pode ser transferida de forma eficiente para uma posição fora do corpo.
"A disponibilidade de redes corpo a corpo poderia trazer grandes benefícios sociais, incluindo a melhoria significativa dos serviços de saúde, através do uso de sensores junto ao corpo, para o monitoramento rotineiro em larga escala e para o tratamento de doenças fora dos centros médicos. Isto pode reduzir consideravelmente os custos do sistema de saúde e ajudar a tornar uma realidade a visão de cuidar da saúde dos idosos em casa.
Energia humana
"Se a ideia decolar, as redes corpo a corpo também poderiam levar a uma redução do número de estações de base necessárias para o serviço de telefonia móvel, particularmente em áreas de grande densidade populacional. Isto poderia ajudar a aliviar a percepção pública dos efeitos adversos à saúde associados com as torres atuais e tornar o sistema ambientalmente mais amigável devido a um consumo de energia muito menor," descreve o professor Cotton.
O próximo passo é partir das ideias para a prática
O professor Cotton está coordenando um grupo de pesquisadores de diversas instituições europeias, além de pesquisadores da indústria, para construir os primeiros protótipos da rede corpo a corpo. Ele estima que terá os primeiros resultados em cinco anos.
Recentemente, pesquisadores coreanos demonstraram que o corpo humano é capaz de transmitir sinais de banda larga (abaixo). Veja também a reportagem Antenas no interior do corpo humano vão monitorar saúde continuamente (abaixo).
(http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=humanos-wireless-antenas-moveis-rede-corpo&id=010150101104&ebol=sim)
Informática
Corpo humano é capaz de transmitir sinais de banda larga
Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/03/2010
Os eletrodos flexíveis transmitem as ondas eletromagnéticas através da pele gastando 90% menos energia do que uma tecnologia como o Bluetooth. Os grandes cabos conectados aos sensores foram necessários para a medição da velocidade de transmissão.
O acesso a redes de banda larga pode estar em suas mãos. Ou em seus braços e em suas pernas. E nos braços e nas pernas de qualquer pessoa.
A equipe do professor Sang-Hoon Lee, da Universidade da Coreia, demonstrou a possibilidade de transferir grandes quantidades de informações, em alta velocidade, fazendo com que as ondas eletromagnéticas viajem pela pele humana.
Transmitindo dados pela pele
Utilizando eletrodos flexíveis, colados sobre a pele, os cientistas transmitiram os dados a uma velocidade de 10 megabits por segundo a partir de um eletrodo A, coletando os dados sem erros em um eletrodo B, situado a uma distância de 30 centímetros.
Os eletrodos finos e flexíveis exigem muito menos energia do que um link wireless tradicional, como o Bluetooth, porque a pele oferece duas vantagens fundamentais em relação ao ar: a pele protege os sinais da interferência externa e permite a transmissão das ondas eletromagnéticas com um nível de atenuação baixíssimo.
Monitoramento de sinais vitais
Embora não vejam praticidade em conectar literalmente as pessoas à internet, os pesquisadores afirmam que o experimento mostra a viabilidade da tecnologia para uso principalmente na área médica.
Hoje, o monitoramento de sinais vitais, como as atividades do coração e do cérebro, ou os níveis de açúcar e de oxigênio no sangue, exige grandes aparelhos, o que inviabiliza o seu uso fora dos hospitais.
E o monitoramento contínuo no dia a dia seria muito desejável, por exemplo, para pacientes com elevados riscos de doenças cardiovasculares ou em convalescença depois de uma cirurgia.
O uso da atual tecnologia sem fios para transmitir os dados para um computador central também ainda não é prático, porque exige baterias muito grandes. "Se usarmos um sinal wireless para cada um desses sinais vitais nós vamos precisar de um monte de baterias," explica o Dr. Sang-Hoon.
Rede biológica sem fios
É aí que entra a possibilidade de uma rede transmitindo através da pele. Segundo o pesquisador, o gasto de energia dessa "rede biológica sem fios" pode ser reduzido para apenas 10% do que seria necessário com a tecnologia atual.
Os dados podem ser coletados do corpo do paciente e transmitidos continuamente para um dispositivo de recepção nas imediações, o que permitirá seu uso em casa, no trabalho e mesmo dentro do carro.
Nada impede também que o sistema de transmissão seja compatível com um protocolo como o Bluetooth. Neste caso, é possível vislumbrar aplicações nas quais o paciente pode simplesmente pegar o celular e transmitir seus dados imediatamente para o médico no caso de algum problema.
Eletrodos flexíveis
Os eletrodos possuem apenas 300 micrômetros de espessura, pouco mais do que a espessura de um fio de cabelo. Mas a expectativa dos pesquisadores é que as futuras versões possam ser ainda mais finas, o que permitirá que sejam implantadas sob a pele.
Na versão atual, os sensores são recobertos por uma camada de polímero semelhante ao silicone, o que evita qualquer irritação na pele.
Os pesquisadores afirmaram já estar em contato com uma grande empresa fabricante de equipamentos médicos para que os novos sensores possam chegar ao mercado.
Antenas humanas
Pesquisadores irlandeses já haviam demonstrado que o corpo humano possui antenas naturais capazes de revelar o estado emocional e fisiológico das pessoas.
Já um grupo da Universidade de Jerusalém demonstrou que, na verdade, todos possuímos antenas naturais capazes de transmitir sinais ao longo do corpo.
(http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=corpo-humano-transmissao-sinais-banda-larga&id=010150100325)
Eletrônica
Antenas no interior do corpo humano vão
monitorar saúde continuamente
Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/10/2009
Antenas no interior do corpo humano vão monitorar saúde continuamente
Câmara usada para testar as antenas que serão utilizadas no interior do corpo humano, equipando dispositivos que farão o monitoramento contínuo da saúde.
Implantes inteligentes
Num futuro próximo, dispositivos médicos implantados no corpo humano - marcapassos, por exemplo - usarão as tecnologias de radiofrequência - ou comunicações sem fios - para aprimorar o atendimento aos pacientes e o acompanhamento de sua saúde.
Um sistema bidirecional de comunicação sem fios, de baixa potência, ligando o dispositivo implantado a um sistema de monitoramento remoto, poderá fornecer dados do paciente em tempo real, permitindo que os médicos ajustem o tratamento imediatamente, caso seja necessário, ou acionem o serviço de emergência antes mesmo que o paciente perceba que algo está acontecendo.
Os implantes também poderão enviar os dados para o médico durante a noite, quando o paciente está dormindo, seja pelo telefone ou pela Internet, alimentando os bancos de dados e a atualizando a sua ficha médica de forma automática.
Antenas implantáveis no corpo humano
Embora haja desafios e aprimoramentos a fazer para viabilizar toda esta tecnologia, nenhuma dessas visões sequer começará a funcionar aquilo que pode parecer a parte mais simples de todo o aparato: as antenas.
É por isto que os pesquisadores estão priorizando o desenvolvimento dessas microantenas que serão utilizadas nesses equipamentos de monitoramento da saúde em tempo integral.
Essas antenas precisam ser pequenas, leves e terem alto desempenho. Mas também precisam ser de baixa potência, dirigir um mínimo de radiação para o usuário e serem totalmente incorporadas nos implantes. Elas também precisam ser fabricadas com materiais biocompatíveis, mas com boa condutividade elétrica.
Antenas onidirecionais
E tudo isto precisa ser testado. O desafio é que testar antenas elétricas muito pequenas não é algo simples - elas induzem correntes de modo comum (assimétricas) sobre os cabos coaxiais usados para medir seu desempenho, distorcendo os resultados. Com isto, os engenheiros nunca sabem se têm a antena com o melhor equilíbrio possível de todas as características exigidas.
Felizmente, o problema acaba de ser solucionado por pesquisadores do Laboratório Nacional de Física da Inglaterra, que descobriram como avaliar as pequenas antenas elétricas sem interferir com o seu funcionamento.
Ligando as antenas onidirecionais a uma fibra óptica, em vez de a um cabo coaxial, os pesquisadores foram capazes de remover os efeitos das reflexões do cabo e, mais importante, eliminar a corrente de modo comum que interferia nas medições.
Tecnologias implantáveis miniaturizadas
A descoberta foi utilizada para desenvolver uma antena RFID, de baixa potência, incorporada em um sistema de três camadas, projetado para replicar a estrutura da pele, da gordura e dos músculos do corpo humano.
"Esta descoberta poderá ajudar no desenvolvimento da próxima geração de tecnologias implantáveis miniaturizadas, projetadas para salvar ainda mais vidas [do que os implantes atuais]," comentou o professor Martin Alexander, responsável pela descoberta da nova forma de aferição das "antenas corporais."
(http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=antenas-interior-corpo-humano-vao-monitorar-saude-continuamente&id=010110091016)
Eletrônica
Antenas naturais na pele humana revelam
estado emocional e fisiológico
Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/05/2008
Quase 200 anos depois que o médico alemão Franz Anton Mesmer descobriu o magnetismo animal, cientistas israelenses conseguiram detectar exatamente como os poros da pele humana funcionam como verdadeiras antenas, parecidas com as utilizadas em redes de comunicação sem fios.
A descoberta deverá permitir o monitoramento remoto do estado fisiológico e emocional de pacientes, a avaliação do desempenho de atletas, o diagnóstico de doenças e até mesmo a detecção à distância do nível de ansiedade de uma pessoa.
Antenas naturais na pele
A chave da descoberta está no formato dos dutos que trazem o suor das glândulas sudoríparas para a superfície da pele. Elas têm o formato de minúsculas bobinas, transformando a pele em uma estrutura de minúsculas antenas que operam na freqüência sub-terahertz.
Utilizando uma técnica chamada Tomografia Óptica Coerente, os médicos da Universidade Hebraica de Jerusalém descobriram que as "bobinas naturais" da pele humana são miniaturas das antenas utilizadas nos sistemas de comunicações sem fios.
Radiação refletida
Em uma série de experimentos, eles mediram a radiação eletromagnética refletida da palma da mão de voluntários quando a pele era submetida a ondas na faixa entre 75 GHz e 110 GHz. Eles descobriram que o nível de radiação refletida é fortemente dependente do nível de atividade do sistema de respiração da pele.
Em particular, os cientistas perceberam que o sinal refletido é muito diferente em situações quando a pessoa está relaxada e quando ela está praticando atividade física intensa.
Em uma segunda etapa, as medições revelaram que o sinal refletido varia no período de retorno ao estado de relaxamento, mostrando-se fortemente correlacionado com alterações na pressão sangüínea e na taxa de batimentos cardíacos.
Os cientistas alertam que estão dando os primeiros passos nesta nova área, e que ainda é muito cedo para que se possa perceber todo o impacto de sua descoberta, sobretudo suas possíveis utilizações tecnológicas.
Para outra recente descoberta envolvendo a radiação terahertz, veja Uso da radiação terahertz fica mais próxima com metamaterial sintonizável.
Bibliografia:
Human Skin as Arrays of Helical Antennas in the Millimeter and Submillimeter Wave Range
Yuri Feldman, Alexander Puzenko, Paul Ben Ishai, Andreas Caduff, Aharon J. Agranat
Physical Review Letters
Vol.: 100, 128102 (2008)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.100.128102
(http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=antenas-de-radio-naturais-na-pele-humana-revelam-estado-emocional-e-fisiologico&id=010110080508)
Eletrônica
Antena inovadora distribui sinais
ao longo do corpo humano
Redação do Site Inovação Tecnológica – 11/06/2008
Antena inovadora distribui sinais ao longo do corpo humano
Até que consigam tirar proveito das antenas naturais da pele humana, cientistas resolveram construir uma antena que transmita sinais ao longo de todo o corpo humano, conectando todo tipo de equipamento eletrônico, de PDAs e tocadores de MP3 a implantes médicos.
Ondas rastejantes
Os pesquisadores da Universidade Queens, na Irlanda do Norte, tiraram proveito das chamadas "ondas rastejantes", um efeito que permite que as ondas viajem ao longo de uma superfície. É este efeito que permite que uma pessoa ouça um som com os dois ouvidos mesmo se esse som tiver sido dirigido a apenas uma das orelhas.
Já existem vários modelos de antenas planas capazes de transmitir lateralmente. Mas elas não são "direcionais", transmitindo também na perpendicular, ou "para cima" em relação ao seu plano.
Monopolo invertido
O que os pesquisadores irlandeses fizeram foi projetar uma antena que faz com que a maior parte do sinal viaje lateralmente. A solução é simples: eles inverteram a posição de uma antena monopolo tradicional, colocando-a de cabeça para baixo.
Uma antena monopolo consiste em uma única estrutura retilínea - algo como um fio rígido - montada sobre uma massa condutora - uma placa de metal. Os pesquisadores colocaram a placa no alto do braço metálico - tudo miniaturizado, para poder ser incorporado na roupa. O resultado é uma antena que tira o máximo proveito do efeito das ondas rastejantes.
Transmissão lateral
Antena inovadora distribui sinais ao longo do corpo humano
"Há um descasamento entre o ar e o tecido do corpo, o que causa um certo tipo de reflexão," disse o pesquisador William Scanlon, que desenvolveu a nova antena juntamente com seu colega Gareth Conway, especialistas em bioeletromagnética, um novo campo de pesquisas que estuda como os organismos vivos interagem com as ondas eletromagnéticas.
Essa reflexão faz com que o sinal se espalhe lateralmente, acompanhando o desenho do corpo da pessoa que está "vestindo" a antena. Segundo os pesquisadores, os sinais emitidos pela antena atingem todo o corpo mesmo com uma potência de transmissão mínima, o que significará que qualquer equipamento que a utilize tenha um gasto muito pequeno de energia.
Cada antena mede 5 milímetros de espessura e mostrou ser 50 vezes mais eficiente do que outras antenas com as mesmas dimensões.
(http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=antena-inovadora-distribui-sinais-ao-longo-do-corpo-humano&id=010110080611)
Energia
Uso da radiação terahertz fica mais próxima com metamaterial sintonizável
Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/04/2008
Uso da radiação terahertz fica mais próxima com metamaterial sintonizável
Imagine gerar uma imagem médica feita a partir de uma radiação naturalmente emitida pelo corpo humano.
Radiação
Para gerar imagens médicas do corpo humano, os pacientes hoje podem ser submetidos a diversas técnicas, entre as quais a incidência de raios-X ou de fortes campos magnéticos.
Imagine, porém, gerar uma imagem a partir de uma radiação naturalmente emitida pelo corpo humano. É justamente isso que acontecerá quando os cientistas tiverem um controle total sobre a radiação terahertz.
Radiação terahertz
No espectro eletromagnético, a radiação terahertz localiza-se entre as microondas e a radiação infravermelha, nas frequências entre 300 bilhões até 3 trilhões de ciclos por segundo.
Tanto células vivas quanto compostos químicos inertes emitem "assinaturas" características na faixa dos terahertz, mas detectar e medir essas emissões tem sido um grande desafio, porque elas são muito fracas e rapidamente absorvidas pela atmosfera.
Sintonizando em terahertz
Agora, um grupo de cientistas de três universidades norte-americanas conseguiu fabricar um metamaterial - um material sintético, composto pela repetição de várias unidades menores - que pode ser ajustado para capturar uma larga faixa de freqüências na região dos terahertz.
Em vez de ter que fabricar uma "antena" para cada faixa específica, como acontecia até agora, os cientistas agora podem varrer uma faixa ampla de freqüências, detectando a assinatura de vários compostos químicos.
É mais ou menos como se, até agora, os cientistas tivessem que construir um rádio para cada "estação" na freqüência terahertz e agora eles tivessem inventado o dial, permitindo que um mesmo rádio capture inúmeras "estações".
Metamaterial híbrido
A flexibilidade do novo metamaterial foi possível com a incorporação de materiais semicondutores em regiões críticas de minúsculos ressonadores - micro-anéis metálicos que interagem com a luz e alteram a forma como o metamaterial responde à radiação, tirando-o de seu ponto fixo de atuação no espectro eletromagnético.
A utilização de materiais semicondutores também é uma novidade, já que os metamateriais vinham sendo construídos unicamente com metais. O novo metamaterial híbrido mostrou um desempenho superior em relação aos seus antecessores.
Além do imageamento médico, cientistas do mundo todo estão pesquisando formas de utilizar a radiação terahertz em aplicações como transmissão de dados em altíssima velocidade, comunicações seguras, moduladores, lentes e detectores dos mais diversos tipos.
Bibliografia:
Experimental demonstration of frequency-agile terahertz metamaterials
Nature Photonics
13 April 2008
Vol.: Advance online publication
DOI: 10.1038/nphoton.2008.52
(http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=uso-da-radiacao-terahertz-fica-mais-proxima-com-metamaterial-sintonizavel)
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