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Erschienen in: Journal of Artificial Organs 2/2010

01.07.2010 | Brief Communication

Basic study of a transcutaneous information transmission system using intra-body communication

verfasst von: Eiji Okamoto, Yusuke Sato, Kazuyuki Seino, Takashi Kiyono, Yoshikuni Kato, Yoshinori Mitamura

Erschienen in: Journal of Artificial Organs | Ausgabe 2/2010

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Abstract

The transcutaneous communication system (TCS) is one of the key technologies for monitoring and controling artificial hearts and other artificial organs in the body. In this study, we have developed a new TCS that uses the human body as a conductive medium. Having no energy conversion from electric currents into electromagnetic waves and light provides energy-saving data transmission with a simple electrical circuit. Each unit of the TCS mainly consists of two electrodes, an amplitude shift keying (ASK) modulator and an ASK demodulator (carrier frequency: 4 and 10 MHz). A resonant frequency of an L-C tank circuit including the capacitance component of the body is tuned into each carrier frequency in order to apply the data current effectively into the body. Performance of the TCS was evaluated by a communication test on the surface of a human body. The TCS was able to transmit 3,315 bytes of data bi-directionally at a transmission rate of 115 kbps from a left wrist to a right forearm, to an abdomen and to a left calf without communication error. The power consumption of each TCS unit was 125 mW with an ASK modulated current of 7 mA (RMS). While further study is required to secure its safety, the TCS promises to be a next-generation transcutaneous communication device.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Hugo KM. External programming. In: Webstar JG, editor. Pacemaker. New York: IEEE Press; 1995. p. 277–89. Hugo KM. External programming. In: Webstar JG, editor. Pacemaker. New York: IEEE Press; 1995. p. 277–89.
2.
Zurück zum Zitat Snyder A, Pae W, Boehmer J, Rosenberg G, Weiss W, Piece W, Thompson J, Levis J, Frank D, Zintak H, Scholl S, Korfer R, El-Banayosy A, Arusoglu L, Fey O, Morshuis M. First clinical trials of a totally implantable destination therapy ventricular assist system. J Cogest Heart Fail Circ Support. 2001;1:185–92. Snyder A, Pae W, Boehmer J, Rosenberg G, Weiss W, Piece W, Thompson J, Levis J, Frank D, Zintak H, Scholl S, Korfer R, El-Banayosy A, Arusoglu L, Fey O, Morshuis M. First clinical trials of a totally implantable destination therapy ventricular assist system. J Cogest Heart Fail Circ Support. 2001;1:185–92.
3.
Zurück zum Zitat Santini M, Ricci RP, Lunati M, Landolina M, Perego GB, Marzegalli M, Schirru M, Belvito C, Brambilla R, Guenzati G, Gilardi S, Valsecchi S. Remote monitoring of patients with biventricular defibrillators through the CareLink system improves clinical management of arrhythmias and heart failure episodes. J Interv Card Electrophysiol. 2009;24:53–61.CrossRefPubMed Santini M, Ricci RP, Lunati M, Landolina M, Perego GB, Marzegalli M, Schirru M, Belvito C, Brambilla R, Guenzati G, Gilardi S, Valsecchi S. Remote monitoring of patients with biventricular defibrillators through the CareLink system improves clinical management of arrhythmias and heart failure episodes. J Interv Card Electrophysiol. 2009;24:53–61.CrossRefPubMed
4.
Zurück zum Zitat Okamoto E, Yamamoto Y, Inoue Y, Makino T, Mitamura Y. Development of bidirectional transcutaneous optical data transmission system for artificial hearts allowing long-distance data communication with low electric power consumption. J Artif Organs. 2005;8:149–53.CrossRefPubMed Okamoto E, Yamamoto Y, Inoue Y, Makino T, Mitamura Y. Development of bidirectional transcutaneous optical data transmission system for artificial hearts allowing long-distance data communication with low electric power consumption. J Artif Organs. 2005;8:149–53.CrossRefPubMed
5.
Zurück zum Zitat Inoue K, Shiba K, Shu E, Koshiji K, Tsukahara K, Oh-uchi T, Masuzawa T, Tatsumi E, Taenaka Y, Takano H. Transcutaneous optical telemetry system with infrared laser diode. ASAIO J. 1998;45:841–4.CrossRef Inoue K, Shiba K, Shu E, Koshiji K, Tsukahara K, Oh-uchi T, Masuzawa T, Tatsumi E, Taenaka Y, Takano H. Transcutaneous optical telemetry system with infrared laser diode. ASAIO J. 1998;45:841–4.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP). Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields. Oberschleissheim, Germany; 1997. p. 513–4. International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP). Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields. Oberschleissheim, Germany; 1997. p. 513–4.
7.
Zurück zum Zitat Zimmerman TG. Personal area networks: near-field intra-body communication. IBM Syst J. 1996;35:609–17.CrossRef Zimmerman TG. Personal area networks: near-field intra-body communication. IBM Syst J. 1996;35:609–17.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Zimmerman TG. Personal area networks (PAN); near-field intra-body communication, MS Thesis, MIT Media Laboratory, Cambridge, MA, September 1995. Zimmerman TG. Personal area networks (PAN); near-field intra-body communication, MS Thesis, MIT Media Laboratory, Cambridge, MA, September 1995.
9.
Zurück zum Zitat Handa T, Ike S, Takeda S, Sekiguchi T. A very low-power consumption wireless ECG monitoring system using body as a signal transmission medium. IEEE proceedings of international conference on solid-state sensors and actuators; 1997. p. 1003–6. Handa T, Ike S, Takeda S, Sekiguchi T. A very low-power consumption wireless ECG monitoring system using body as a signal transmission medium. IEEE proceedings of international conference on solid-state sensors and actuators; 1997. p. 1003–6.
10.
Zurück zum Zitat Hachisuka K, Nakata A, Takeda T, Terauchi Y, Shiba K, Sasaki K, Hosaka H, Itao K. Development and performance of an intra-body communication device. IEEE proceedings of the 12th international conference on solid state sensors, actuators and microsystems; 2003. p. 1722–5. Hachisuka K, Nakata A, Takeda T, Terauchi Y, Shiba K, Sasaki K, Hosaka H, Itao K. Development and performance of an intra-body communication device. IEEE proceedings of the 12th international conference on solid state sensors, actuators and microsystems; 2003. p. 1722–5.
11.
Zurück zum Zitat Wegmueller MS, Huclova S, Froehlich J, Oberle M, Felber N, Kuster N, Fichtner W. Galvanic coupling enabling wireless implant communications. IEEE Trans Instrum Meas. 2009;58:2618–25.CrossRef Wegmueller MS, Huclova S, Froehlich J, Oberle M, Felber N, Kuster N, Fichtner W. Galvanic coupling enabling wireless implant communications. IEEE Trans Instrum Meas. 2009;58:2618–25.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Ruiz JA, Shimamoto S. A study on the transmission characteristics of the human body towards broadband intra-body communications. IEEE proceedings of the 9th International Symposium on Consumer Electronics; 2005. p. 99–104. Ruiz JA, Shimamoto S. A study on the transmission characteristics of the human body towards broadband intra-body communications. IEEE proceedings of the 9th International Symposium on Consumer Electronics; 2005. p. 99–104.
13.
Zurück zum Zitat Hachisuka K, Nakata A, Takeda T, Shiba K, Sasaki K, Hosaka H, Itao K. Development of devices for communication through human bodies. Micromechatronics. 2002;46:53–64. (in Japanese). Hachisuka K, Nakata A, Takeda T, Shiba K, Sasaki K, Hosaka H, Itao K. Development of devices for communication through human bodies. Micromechatronics. 2002;46:53–64. (in Japanese).
14.
Zurück zum Zitat Wegmuller MS, Kuhn A, Froehlich J, Oberle M, Felber N, Fichtner W. An attempt to model the human body as a communication channel. IEEE Trans Biomed Eng. 2007;54:1851–7.CrossRef Wegmuller MS, Kuhn A, Froehlich J, Oberle M, Felber N, Fichtner W. An attempt to model the human body as a communication channel. IEEE Trans Biomed Eng. 2007;54:1851–7.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Hachisuka K, Terauchi Y, Kishi Y, Sasaki K, Hirota T, Hosaka H, Fujii K, Takahashi M, Ito K. Simplified circuit modeling and fabrication of intra-body communication devices. Sens Actuators A. 2006;130–131:322–30. Hachisuka K, Terauchi Y, Kishi Y, Sasaki K, Hirota T, Hosaka H, Fujii K, Takahashi M, Ito K. Simplified circuit modeling and fabrication of intra-body communication devices. Sens Actuators A. 2006;130–131:322–30.
16.
Zurück zum Zitat Okamoto E, Iwazawa E, Suzuki S, Fukuoka S, Mitamura Y. Feasibility of a remote monitoring system for implantable LVAD patients using PHS telecommunication technology. J Artif Organs. 2001;4:205–13.CrossRef Okamoto E, Iwazawa E, Suzuki S, Fukuoka S, Mitamura Y. Feasibility of a remote monitoring system for implantable LVAD patients using PHS telecommunication technology. J Artif Organs. 2001;4:205–13.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Okamoto E. Transcutaneous information transmission technology. In: Cooperative Research Committee of Medical Actuation Technology, editor. Current state of medical actuation. IEEJ Technical Report vol. 1122. IEEJ Press; 2008. p. 42–4 (in Japanese). Okamoto E. Transcutaneous information transmission technology. In: Cooperative Research Committee of Medical Actuation Technology, editor. Current state of medical actuation. IEEJ Technical Report vol. 1122. IEEJ Press; 2008. p. 42–4 (in Japanese).
Metadaten
Titel
Basic study of a transcutaneous information transmission system using intra-body communication
verfasst von
Eiji Okamoto
Yusuke Sato
Kazuyuki Seino
Takashi Kiyono
Yoshikuni Kato
Yoshinori Mitamura
Publikationsdatum
01.07.2010
Verlag
Springer Japan
Erschienen in
Journal of Artificial Organs / Ausgabe 2/2010
Print ISSN: 1434-7229
Elektronische ISSN: 1619-0904
DOI
https://doi.org/10.1007/s10047-010-0502-3

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