Forscher der Brown University in den USA pr\u00e4sentierten ein neues Sensorsystem, das sowohl in den K\u00f6rper implantiert als auch in tragbare Ger\u00e4te integriert werden kann. Dieses System erm\u00f6glicht die effiziente \u00dcbertragung, den Empfang und die Entschl\u00fcsselung von Daten \u2013 \u00e4hnlich wie das menschliche Gehirn.<\/p>\n\n\n\n
Jeder einzelne submillimetergro\u00dfe Sensor imitiert die Neuronen des Gehirns und kommuniziert dabei \u00fcber elektrische Aktivit\u00e4tsspitzen. Die Sensoren erkennen spezifische Ereignisse und \u00fcbertragen Daten in Echtzeit \u00fcber Funkwellen. Diese Ereignisse k\u00f6nnen beispielsweise \u00c4nderungen in der \u00fcberwachten Umgebung, wie Temperaturschwankungen oder die Messung bestimmter Stoffe sein.<\/p>\n\n\n\n
\u201eUnser Gehirn arbeitet sehr effizient, indem es Informationen komprimiert und sparsam verteilt. Wir ahmen diese Struktur in unserem Ansatz zur drahtlosen Telekommunikation nach.\u201c, erkl\u00e4rt Jihun Lee, Hauptautor der Studie und Postdoktorand an der Brown University.<\/p>\n\n\n\n
Die Sensoren senden nur bei Bedarf Daten, wie kleine Stromspitzen, und k\u00f6nnen dies unabh\u00e4ngig von den anderen Sensoren und ohne Koordinierung durch einen zentralen Empf\u00e4nger tun. Dadurch wird nicht nur Energie gespart, sondern auch der Empfang entlastet, indem irrelevante Daten ausgefiltert werden.<\/p>\n\n\n\n
Praktisches Plus: Die Sensoren lassen sich w\u00e4hrend der Daten\u00fcbertragung mit nur minimalem Energieaufwand betreiben und zus\u00e4tzlich von externen Transceivern mit Energie versorgen. Wichtig dabei: Sie m\u00fcssen sich im Bereich der von den Transceivern gesendeten Wellen befinden, um Energie zu erhalten. Die F\u00e4higkeit, ohne externe Stromquelle oder Batterie zu arbeiten, macht die Sensoren flexibel und vielseitig einsetzbar.<\/p>\n\n\n\n
Die Forschung ist die Basis f\u00fcr echte Innovationen: Das ausgearbeitete Hochfrequenz\u00fcbertragungsschema macht das System skalierbar \u2013 und l\u00f6st das Problem der perfekten Synchronisation, das bei Sensorsystemen derzeit noch h\u00e4ufig auftritt. Die Entwickler sind \u00fcberzeugt, dass dieser Fortschritt die Art und Weise beeinflussen k\u00f6nnte, wie Informationen von Chips gesammelt und interpretiert werden k\u00f6nnen \u2013 insbesondere da Sensoren immer h\u00e4ufiger eingesetzt werden.<\/p>\n\n\n\n
\u201eWir leben in einer Welt voller Sensoren, sei es in Autos, am Arbeitsplatz oder in den eigenen vier W\u00e4nden. Die komplexeste Umgebung f\u00fcr Sensoren wird jedoch unser K\u00f6rper sein.\u201c, betont Arto Nurmikko, Professor an der School of Engineering der Brown University und leitender Autor der Studie.<\/p>\n\n\n\n
Die Forscher sehen in dieser L\u00f6sung die M\u00f6glichkeit, die Grundlage f\u00fcr eine neue Generation von implantierbaren und tragbaren biomedizinischen Sensoren zu schaffen.<\/p>\n\n\n\n
Das Team simulierte die Elektronik am Computer und durchlief verschiedene Fertigungsstufen, um die Sensoren herzustellen. Die Arbeit baut auf fr\u00fcheren Forschungen Nurmikko auf, in denen neuartiges neuronales Schnittstellensystem namens \u201eNeurograins\u201c entwickelt wurde.<\/p>\n\n\n\n
Auch die Effizienz des Systems und seine Erweiterungsm\u00f6glichkeiten wurden im Rahmen der Forschungsarbeit bewertet. In den Tests wurden 78 Sensoren im Labor montiert und bewiesen, dass sie f\u00e4hig sind, Daten mit nur wenigen Fehlern zu sammeln und zu senden \u2013 selbst bei unterschiedlichen \u00dcbertragungszeiten. Durch Simulationen konnte gezeigt werden, wie Daten, die von den Gehirnen von Primaten gesammelt wurden, unter Verwendung von rund 8.000 hypothetisch implantierten Sensoren decodiert werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n
Der n\u00e4chste Schritt besteht darin, das System zu optimieren, um den Energieverbrauch zu reduzieren, und breitere Anwendungen jenseits der Neurotechnologie zu erforschen. Die bisherige Arbeit wurde in der Fachzeitschrift Nature Electronics<\/a> ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n\n\n\nHaut\u00e4hnliche Sensoren<\/h2>\n\n\n\n