Comunicação através do corpo humano : desenvolvimento de um transceiver

Abstract

Personal area network, body area network, transceiver, corpo humano Resumo Actualmente, as redes de comunicação pessoal (PAN), começam a fazer cada vez mais sentido, designadamente em aplicações biomédicas, comunicação entre equipamentos pessoais multimédia (PDAs, telemóveis, ...). No entanto este tipo de tecnologias tendem a ter um elevado consumo, um alcance pouco definido e problemas ao nível de segurança. Como meio de tentar de ultrapassar esses problemas surgiu a ideia de usar o corpo como canal de comunicação. Com este conceito, implementou-se um sistema (protótipo) ultra low-power, com peso e dimensões mínimas que possibilite a comunicação através do corpo humano. O sistema é formado por um emissor (modulador e oscilador de 10kHz), um amplificador sintonizado, um desmodulador (receptor), e ainda um par de conversores eléctrico-optico e óptico-eléctrico para realizar medições com fiabilidade. O emissor gera uma onda quadrada e modula-o com uma portadora de 10MHz enviando o sinal para o corpo humano através de um eléctrodo. O sinal passa pelo corpo humano e é adquirido no receptor (por um eléctrodo). Posteriormente, é amplificado, pelo amplificador sintonizado (à frequência da portadora) e desmodulado obtendo-se a onda quadrada original. Para evitar possíveis acoplamentos entre as capacidades do transceiver e do osciloscópio (que possa favorecer a recuperação do sinal), a saída do desmodulador é ligada a um conversor eléctrico-óptico (converte o sinal eléctrico para óptico) que encaminha o sinal por fibra óptica. No fim da fibra está um conversor óptico-eléctrico (converte o sinal óptico para eléctrico), onde é colocada a ponta de prova para posterior observação do sinal no osciloscópio. Com o sistema descrito conseguiu-se transmitir um sinal de 10kHz correctamente até uma distância de 50cm, o que abre boas perspectivas para a difusão deste método nas comunicações pessoais do futuro.

ABSTRACT: Personal area network, body area network, transceiver, human body. Abstract Currently, personal area networks (PAN), begin to make more sense, particulary in biomedical applications, communication between multimédia personal equipment (PDAs, mobile phones, ...). However this type of technology tends to have a high energy consumption, a poorly defined scope and security problems. As a means of trying to overcome these problems arose the idea of using the body as a communication's channel. Bearing this concept in mind, it was implemented a system (prototype) with ultra-low power consumption, and minimal weight and size, which enables Communications through the human body. The system comprises a transmitter (modulator and oscillator of 10kHz), a tuned amplifier (receiver), a demodulator (receiver), an optical-electrical converter and an optical-electrical. The transmitter generates a square wave and modulates it with a carrier of 10MHz, sending the signal to the body through an electrode. The signal passes through the human body, and is acquired in the receiver (for an electrode). Is then amplified by the tuned amplifier (the frequency of the carrier) and demodulated (placed in base band) through the demodulator. To avoid possible capacitive coupling between the transceiver and the oscilloscope (which can promote the recovery of the signal), the output of the demodulator is connected to an electrical-optical converter (converts the electrical signal to optical) which forwards the signal by optical fiber. At the other end of the fiber there is an optical-electrical converter (converts the optical signal to electrical), to be displayed in an oscilloscope. With the reported system it was possible to transmit a 10kHz signal between two electrodes separated by 50cm, which opens good perspectives for the success of this technique in the future of personal Communications.