Kommunikation med synligt ljus (VLC), och optisk kommunikation överlag, fångade professor Marcos Katz intresse när han och hans team först demonstrerade 2017 ett omkonfigurerbart hybrid trådlöst nätverk som utnyttjar VLC- och radioteknik. Nätverket växlade sömlöst från radio till optiskt, eller tvärtom, beroende på kanalernas tillstånd, sammanhangsinformation, lokal politik och andra.

"VLC är en utmärkt komplementteknik till radio, " säger Katz. "Dess unika fördelar inkluderar hög säkerhet och integritet, inga problem med elektromagnetisk kompatibilitet, stöd för höga datahastigheter, alla nyckelegenskaper som behövs för 6G." Dessa funktioner kommer väl till pass i hans senaste forskningsutmaningskommunikation genom biologiska vävnader.

Katz team har nyligen visat hur ljus kan användas för att överföra data till och från enheter i kroppen som implantat. "Vi använder nära-infrarött ljus för att överföra data över biologiska vävnader, " säger Katz. "Vid dessa våglängder, ljusspridning inuti biovävnader är gynnsammare, även om det är mycket utmanande att överföra data genom biovävnader."

Med testbädden, teamet kan använda olika typer av parametrar såsom moduleringsscheman och sändningseffekt. "Vi har realiserat alla experiment med artificiellt tillverkade optiska fantomer såväl som riktiga ben och prover av färskt kött, " säger Katz. "De optiska fantomerna som används i experimenten har utvecklats här vid Uleåborgs universitet." det finns inga planer på in vivo-mätningar, men teamet följer strikt reglerna som definierar den maximala tillåtna ljusstyrkan per kvadratmillimeter i mänsklig vävnad.

Nyligen, vissa författare har föreslagit användning av ljus för mycket korta länkar, i intervallet några millimeter, till exempel för kommunikation med enheter under huden. "Vi har genom experiment visat att vi kan öka räckvidden avsevärt till flera centimeter, möjliggör kommunikation med djupt implanterade enheter såväl som mellan enheter i kroppen, "Säger Katz. Han förutser att direkt kommunikation mellan implanterade enheter och enheter utanför kroppen också är möjlig, även när dessa noder är meter bort från kroppen.

Medan de första resultaten visar datahastigheter på tiotals kbps, Användningen av multi-source/mottagarstrukturer som MIMO och avancerade moduleringsscheman kan öka hastigheten avsevärt. Det är också möjligt att använda pulsad kommunikation för att öka kommunikationsräckvidden i vävnaden. Ljus har också den stora fördelen att det kan användas utan oro för radiofrekvensexponering och integritet, säger Katz. Tidigare, radiokommunikation har mestadels använts för att överföra information till implanterade enheter.

Tredje part eller illvilliga användare kan, i princip, jam kommunikationslänkar, avlyssna signaler, och ansluta enheter. Ny forskning visar också att kommersiella pacemakers och defibrillatorer kan hackas, vilket så småningom har lett till massiva återkallanden av enheter. Ljusbaserad kommunikation, å andra sidan, är lokal som praktiskt taget förhindrar fjärrhackförsök, Katz påpekar.

Teamet förbättrar kontinuerligt mätinställningen. Kommande funktioner inkluderar en exakt temperaturkontroll av proverna. "Vi planerar att fortsätta omfattande mätningar för att kunna karakterisera biologiska vävnader som ett medium för trådlös kommunikation, " säger Katz. "Baserat på resultaten, vi kommer att kunna utveckla kanalmodeller och designa sändare och mottagare optimerade för kanalen. Vi planerar också att jämföra radio och optisk kommunikation i biovävnader."

Katz har ett tydligt långsiktigt mål. "I framtiden, vi kommer att kunna utföra viktiga medicinska IKT-funktioner såsom diagnostik, behandling, trådlös kommunikation, aktivering, hämning och övervakning av cellaktiviteter och andra genom att utnyttja ett unikt och mycket säkert ljusbaserat system, "Säger Katz." När vi väl förstår biovävnaderna som överföringsmediet, vi kan designa en komplett kommunikationskedja anpassad till den."