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Im November 2002 sorgten Designer des Royal College of Art in London mit der Entwicklung des weltweit ersten Mobiltelefonimplantats für Schlagzeilen. Ihr Design umfasste einen kleinen Chip, der einen Empfänger und einen Wandler beherbergte. Der Empfänger könnte Mobiltelefonsignale empfangen und der Wandler könnte sie in Vibrationen umwandeln.

Nach der Implantation in den Backenzahn einer Person veranlasste der Wandler den Zahn als Reaktion auf Funksignale zum Vibrieren. Die physische Struktur des Kiefers leitete die Schwingungen des Zahns zum Innenohr, wo der Benutzer und niemand sonst sie als Klang wahrnehmen konnte. Die Konstrukteure des Implantats demonstrierten dieses Prinzip auf dramatische Weise mithilfe eines Vibrationsstabs. Die Teilnehmer bestätigten, dass sie kristallklare Stimmen durch ihre Zähne hören konnten.

Die Designer verwendeten für die Demonstrationen einen Zauberstab und nicht das Implantat selbst, da das Implantat tatsächlich nicht existierte. Es war ein Konzept, kein echtes Gerät. Außerdem handelte es sich nicht wirklich um ein Telefon, sondern eher um einen der heute gebräuchlichen Bluetooth-Ohrhörer. Es verfügte über keine Mechanismen zum Wählen, Speichern von Telefonnummern oder zu anderen Funktionen eines Telefons, außer der Weiterleitung von Tönen an den Zuhörer. Das Design des theoretischen Implantats ermöglichte es dem Benutzer nicht einmal, mit der Partei am anderen Ende der Leitung zu sprechen.

Obwohl es sich eigentlich nicht um ein funktionierendes Telefon handelte, brachte das Projekt des Royal College of Art die Menschen dazu, über implantierbare Telefontechnologie nachzudenken. Mobiltelefone sind seit ihrer Markteinführung viel kleiner geworden, sodass ein Gerät, das klein genug ist, um in eine Person zu passen, unumgänglich scheint. Die jüngste Vorherrschaft winziger, funktioneller Bluetooth-Ohrhörer lässt auch die Idee eines diskreten, dauerhaften Implantats für viele Menschen realisierbar erscheinen.

Doch obwohl sie viel kleiner sind als früher, sind moderne Mobiltelefone immer noch viel zu groß, um in Ihren Körper zu passen. Selbst die kleinsten Bluetooth-Ohrhörer sind wirklich zu groß, um irgendwo anders als auf Bauch oder Brust zu passen. An jedem dieser Orte wäre ein Mobiltelefon unpraktisch, unbequem und gefährlich. Die Implantation würde einen großen chirurgischen Eingriff unter Vollnarkose erfordern.

Aus diesen Gründen mussten Entwickler zahlreiche Modifikationen an bestehenden Mobiltelefondesigns vornehmen, um ein vollständiges, funktionierendes Mobiltelefonimplantat zu erstellen. Anstatt ein einzelnes Stück unter die Haut einer Person zu stecken, sind Mobiltelefonimplantate modular aufgebaut. Die Implantation erfordert mehrere kleine, separate Einschnitte und eine örtliche Betäubung. Die verschiedenen Teile kommunizieren über flexible Schaltkreise und leitfähige Tattoo-Tinte miteinander und jedes Teil ist speziell darauf ausgelegt, so klein und komfortabel wie möglich zu sein.

In diesem Artikel betrachten wir alle Teile des Mobiltelefonimplantats und wie sie miteinander kommunizieren. Wir untersuchen auch die Vor- und Nachteile, wenn Sie Ihr Telefon in Ihren Körper integrieren.

Die Studenten des Royal College of Art haben 2002 zwar ein Konzept für Mobiltelefonimplantate demonstriert, aber das ist auch schon alles. Jetzt, da der 1. April vorbei ist, geben wir zu, dass dieser Artikel absolut unwahr ist ... vorerst.

Wenn Sie die Kunststoffhülle eines Mobiltelefons entfernen, finden Sie im Inneren allerlei elektronische Komponenten. Zahlreiche Chips und Geräte werden auf einer Leiterplatte befestigt. Diese beinhalten:

Einige Modelle verfügen über GPS- und Bluetooth-Empfänger. Viele neue Telefone verfügen außerdem über integrierte Objektive und Sensoren für Digitalkameras sowie Speicherplatz für Bilder und Videos. Einige Telefone verfügen sogar über die Schaltkreise und den Speicherplatz, die zum Speichern und Abspielen von MP3s erforderlich sind. Je mehr Teile vorhanden sind und je beeindruckender die Fähigkeiten des Telefons sind, desto größer und stärker muss der Akku des Telefons sein. In vielen Mobiltelefonen ist der Akku fast so groß wie die Leiterplatte, die er mit Strom versorgt.

Zusammengenommen machen die Platine, ihre Komponenten und der Akku etwa die Hälfte der Masse des Telefons aus. Der Rest kommt vom Bildschirm, den Tasten und dem äußeren Kunststoffgehäuse. Da ein Implantat viel kleiner sein muss als ein herkömmliches Mobiltelefon, besteht ein guter erster Schritt bei der Herstellung darin, diese drei Elemente zu entfernen. Aus diesem Grund verfügt ein Mobiltelefonimplantat nicht über eine typische Benutzeroberfläche (UI). Stattdessen wird der Körper der Person verwendet.

An die Stelle einer Tastatur tritt ein sechsachsiger piezoelektrischer Beschleunigungsmesser, der am Winkel des Unterkiefers oder Kieferknochens angebracht ist. Dieser Beschleunigungsmesser kann erkennen, wann sich der Kiefer öffnet und schließt oder sich von einer Seite zur anderen bewegt. Da sich der Kiefer mit dem Kopf einer Person bewegt, erkennt der Beschleunigungsmesser auch Kopfbewegungen. Dies geschieht mithilfe von Kristallen, die elektrische Impulse erzeugen, wenn sie ihre Form ändern. Sie können lesen, wie der Nike + iPod funktioniert, um mehr über diese Kristalle zu erfahren.

Nach Erhalt des Mobiltelefonimplantats lernt der Benutzer eine Reihe von Kopf- und Kiefergesten, mit denen er das Telefon steuert. Dies ähnelt der Stiftkürzel, die bei älteren PDAs verwendet wird. Es ähnelt auch ein wenig der Gebärdensprache, verwendet jedoch den Kopf und den Kiefer anstelle der Hände. Bevor der Benutzer mit einer Geste beginnt, berührt er einen kleinen Ein-/Ausschalter am Warzenfortsatz, einem knöchernen Vorsprung am Schädel direkt hinter und unter dem Ohr. Dadurch weiß das Implantat, dass es für die Eingabe des Benutzers bereit ist, und verhindert, dass normale Gespräche oder Bewegungen mit Gesten verwechselt werden. Der Benutzer kann das Implantat auch vollständig ausschalten, indem er den Schalter drei Sekunden lang gedrückt hält.

Während einer Geste übertragen ein flexibler Schaltkreis und leitfähige Tinte die elektrischen Impulse des Beschleunigungsmessers an den Mikroprozessor des Implantats, der sich auf der Rückseite des Ohrs befindet. Dieser Prozessor besteht aus einem flexiblen Dünnschichttransistor und ist ein maßgeschneidertes Teil, das genau entlang des Knorpels im hinteren Teil des Ohrs liegt. Der Prozessor verwendet eine auf einem nahegelegenen ROM-Chip gespeicherte Nachschlagetabelle, um die Bewegungen einer Person mit den Befehlen des Mobiltelefons abzugleichen. Wenn eine Person die Geste für „Vier“ ausführt, findet der Prozessor das entsprechende Muster elektrischer Impulse in der Nachschlagetabelle. Anschließend wird die Zahl Vier in einem Speicherpuffer gespeichert, bis alle Gesten abgeschlossen sind. Ein implantierter Hochfrequenzsender (RF) sendet die Daten mithilfe von Radiowellen. Diese Daten werden auf die gleiche Weise übertragen wie normale Mobiltelefondaten – lesen Sie „Wie Mobiltelefone funktionieren“, um mehr über den Vorgang zu erfahren.

Die Tastatur ist nur ein Teil der typischen Benutzeroberfläche eines Mobiltelefons. Wie Handyimplantate ohne Bildschirm auskommen, erfahren Sie im nächsten Abschnitt.

Wenn Ihr aktuelles Mobiltelefon über einen LCD-Bildschirm verfügt, verwendet es wahrscheinlich Dünnschichttransistoren (TFTs), um seine Pixel mit Strom zu versorgen. Die in Mobiltelefonimplantaten verwendeten TFTs sind jedoch etwas anders. Der TFT eines LCD-Bildschirms befindet sich unter einer Glasscheibe und ist daher starr. Die in Mobiltelefonimplantaten verwendeten TFTs hingegen sind auf einer flexiblen Folie befestigt. Diese vom Forschungslabor der US-Luftwaffe entwickelte Technologie sollte ursprünglich Soldaten mit flexiblen, tragbaren Displays versorgen.

Frühe Prototypen von Mobiltelefonimplantaten hatten funktionierende Bildschirme aus organischen Leuchtdioden (OLEDs), die in den Handrücken implantiert waren. Dieses System hatte jedoch eine Reihe von Nachteilen:

Die Entwickler lehnten die Idee eines eigenständigen, nicht implantierbaren Bildschirms mit der Begründung ab, dass das Telefon dadurch kein echtes Implantat sei. Dadurch entfiel auch einer der Hauptvorteile des Implantats. Mit einem eigenständigen Bildschirm hatten die Menschen immer noch eine Komponente, die sie mit sich herumtragen mussten und die sie möglicherweise vergessen oder verlieren konnten.

Letztendlich beschlossen die Entwickler, den Lautsprecher des Implantats an die Stelle des Bildschirms zu setzen. Der individuell angepasste Lautsprecher ist ein dünner Halbmond aus piezoelektrischen Wandlern oder Objekten, die ihre Form ändern, wenn sie elektrischen Impulsen ausgesetzt werden. Es passt in die Wand des Gehörgangs und stimuliert die Haut in der Nähe des Trommelfells. Das Trommelfell nimmt diese Schwingungen auf und das Gehirn des Benutzers interpretiert sie als Schall.

Der Lautsprecher verlässt sich wie der Beschleunigungsmesser auf eine Nachschlagetabelle im ROM, um dem Benutzer akustisches Feedback zu geben. Wenn eine Person beispielsweise die Geste für „acht“ macht, verwendet der Prozessor eine Nachschlagetabelle, um die Geste zu interpretieren, und eine andere, um zu bestimmen, welcher Ton abgespielt werden soll. Dann spielt der Sprecher das Wort „acht“. Dadurch kann das Implantat jede Geste des Benutzers akustisch bestätigen und so die Zahl falsch gewählter Nummern und anderer Fehler reduzieren. Der piezoelektrische Lautsprecher leitet auch das andere Ende des Gesprächs an den Benutzer weiter.

Um den Prozessor- und Speicherbedarf zu senken, setzt das Gerät auf aufgezeichnete Antworten statt auf Text-to-Speech-Technologie. Das ROM des Implantats ist vorinstalliert mit:

Die ROM-Chips ähneln zusammen mit den anderen im Implantat verwendeten integrierten Schaltkreisen stark denen, die man in einem typischen Mobiltelefon findet. Bei den HF-Sendern und -Empfängern, den Prozessoren und den Analog-Digital-Wandlern handelt es sich allesamt um kleine, relativ flache Chips, die direkt an die flexiblen Schaltkreise angeschlossen werden. Der auffälligste Unterschied besteht darin, dass diese Chips oft etwas abgerundet und nicht vollständig quadratisch oder rechteckig sind. Dadurch sind sie weniger aufdringlich und liegen angenehmer unter der Haut.

Meistens fallen diese Komponenten nicht auf. Sie reiben nicht an den Brillenbügeln und bleiben nicht an den Haaren hängen. Allerdings können zwei Komponenten für Menschen, die Ohrringe tragen, Schwierigkeiten bereiten. Das Mikrofon des Implantats sitzt direkt unter der Haut im unteren Teil des Ohrläppchens einer Person. Das Gewicht eines Ohrrings drückt auf das Mikrofon, wodurch es durch die Haut sichtbar wird und Unbehagen verursacht. Die Antenne des Implantats ist ein Draht, der der Krümmung der Ohrmuschel bzw. dem äußeren Teil des Ohrs entspricht. Einige Benutzer empfinden Ohrringe, die entlang der Ohrmuschel getragen werden, nach der Implantation als unangenehm, insbesondere wenn sie oberhalb der Antenne an der Haut reiben.

Als nächstes schauen wir uns die Batterieleistung an, die dieses System am Laufen hält.

Die Herstellung kleiner Mikrofone und das Abrunden der Kanten von Mikrochips ist relativ einfach. Die Stromversorgung eines implantierten elektronischen Geräts ist dagegen nicht der Fall. Die meisten aktuellen Mobiltelefone verwenden Lithium-Ionen-Akkus, die einfach nicht für die Implantation in den Körper eines Menschen geeignet sind. Erstens sind sie zu groß – die meisten Handy-Akkus sind zwar relativ dünn, aber mindestens ein paar Zentimeter groß. Zweitens: Je kompakter die Batterie ist, desto dünner und störanfälliger sind ihre internen Komponenten. Drittens verlieren selbst die effizientesten Handy-Akkus während Gesprächen schnell an Leistung. Sie müssen häufig, manchmal stundenlang, aufgeladen werden. Schließlich sind gewöhnliche Mobiltelefonbatterien für eine solche Verwendung nicht sicher.

Um das Batterieproblem zu lösen, wandten sich die Entwickler zunächst der Medizintechnik zu. Die vorgeschlagene Lösung umfasste Herzschrittmacherbatterien, die den Herzschrittmacher einer Person jahrelang mit Strom versorgen können. Allerdings erwiesen sich diese Batterien, die Lithiumiodid anstelle der Lithium-Kohlenstoff-Kombination einer Lithium-Ionen-Batterie verwenden, als viel zu teuer. Darüber hinaus verbraucht ein Herzschrittmacher relativ wenig Strom, der in regelmäßigen Abständen verabreicht wird, um das Herz einer Person regelmäßig schlagen zu lassen. Ein Mobiltelefon hingegen benötigt eine dauerhafte Energiequelle. Am Ende hatten die Entwickler leere Batterien und keine Möglichkeit, sie wieder aufzuladen.

Der zweite Versuch umfasste eine Reihe sehr kleiner, in Reihe geschalteter Batterien unter der Kopfhaut einer Person. Benutzer könnten diese Batterien mithilfe der induktiven Kopplung aufladen, der gleichen Methode, die auch zum Aufladen der meisten elektrischen Zahnbürsten verwendet wird. Das Ladekabel wird magnetisch am Array befestigt, ohne die Haut zu durchbohren. Leider dauerte das vollständige Aufladen einer leeren Batterie Stunden, und Mitglieder früher Testgruppen protestierten gegen die Notwendigkeit, während dieser Zeit an einem Ort zu bleiben. Wer während des Schlafens versuchte, seine Batterien wieder aufzuladen, löste oft aus Versehen die Schnur oder hatte lebhafte, verstörende Träume.

Schließlich entschieden die Entwickler, dass die beste Option darin bestehe, die körpereigene Energie zum Aufladen der Batterien des Implantats zu nutzen. Sie haben einen Seebeck-Effekt-Streifen entwickelt, der Körperwärme in Elektrizität umwandelt. Dieses Gerät, ein gebogener Streifen, der in den Raum zwischen Ohr und Kopfhaut passt, ist die einzige äußere Komponente des Implantats. Seine positiven und negativen Elektroden, die hermetisch abgedichtet sind, um Wassereintritt und Korrosion zu verhindern, dringen in die Haut am oberen Ende des Streifens ein. Durch Anheben eines winzigen, eingebetteten Riegels an der Unterseite des Streifens kann der Benutzer ihn zum Reinigen von der Haut abziehen.

Der Aufladestreifen verwendet Schichten aus zwei separaten Metallen, um das Ohr einer Person in einen thermoelektrischen Generator zu verwandeln. Das Stück Metall, das mit der Haut in Berührung kommt, ist wärmer als das Stück, das mit der Luft in Berührung kommt. Dadurch entsteht ein Thermoelement, das einen Strom erzeugt. Uhrenhersteller haben ein ähnliches System verwendet, um selbstaufladende Armbanduhren herzustellen.

Das Aufladesystem des Implantats ist mit einer Reihe von Batterien verbunden, die in einem Gitter unter der Kopfhaut des Benutzers angeordnet sind. Diese Batterien sind klein und rund und fallen daher weniger auf als die großen, flachen Batterien, die in den meisten Mobiltelefonen verwendet werden. Auch der Thermoelementstreifen hat ein sehr niedriges Profil, kann aber dazu führen, dass Brillen und Sonnenbrillen leicht schief sitzen, was eine Anpassung an die Ohrhörer erforderlich macht.

Der Seebeck-Effekt-Generator lädt die Implantatbatterien einer Person ständig auf, sodass kein Anschließen erforderlich ist. Wenn die Batterien jedoch während eines längeren Gesprächs vollständig entladen sind, kann es mehrere Tage dauern, bis der Generator sie wieder auf volle Leistung bringt. Dies ist eine der Herausforderungen, vor denen Mobiltelefonimplantate immer noch stehen. Weitere schauen wir uns im nächsten Abschnitt an.

Das Aufladesystem mit Seebeck-Effekt kann im Allgemeinen das Mobiltelefonimplantat einer Person am Laufen halten. Die verlängerte Ladezeit kann jedoch dazu führen, dass Benutzer die Gesprächsdauer oder die Anzahl der Anrufe, die sie in einem kurzen Zeitraum tätigen, begrenzen müssen. Die Akkuleistung und der relativ geringe verfügbare Platz, in den Komponenten implantiert werden können, reduzieren auch die Anzahl der Schnickschnack, die das Telefon haben kann. Da es beispielsweise keinen Bildschirm gibt, können Sie mit einem Mobiltelefonimplantat weder Fotos machen noch Filme schauen oder Spiele spielen.

Sie können auch keine detaillierten GPS-Wegbeschreibungen erhalten, da das System über keinen GPS-Empfänger verfügt. In den Vereinigten Staaten müssen Mobiltelefone jedoch in der Lage sein, ihren Standort an die Notrufzentralen der öffentlichen Sicherheit zu übermitteln, wenn Menschen die Notrufnummer 9-1-1 wählen. Wenn eine Person über ein Mobiltelefonimplantat den Notruf 9-1-1 anruft, nutzt das Mobilfunknetz den Annäherungswinkel des Signals an zwei oder mehr Türme, um den Standort des Benutzers zu bestimmen. Diese Fähigkeit zur Standortverfolgung hat bei Befürwortern des Datenschutzes Bedenken hervorgerufen. Für manche Menschen kann die Vorstellung eines dauerhaft integrierten Geräts, das den Standort einer Person melden kann, beunruhigend sein.

Das Implantat behält eine häufig verwendete Mobiltelefonfunktion bei – SMS-Nachrichten. Der Prozess des Versendens von Textnachrichten ist allerdings etwas komplex. Der Benutzer muss zuerst den Ein-/Ausschalter drücken und dann die rechte Geste ausführen, um den SMS-Modus des Telefons zu aktivieren. Anschließend muss er die Geste für jeden Buchstaben der Nachricht ausführen, gefolgt von einer Geste, die das Ende der Nachricht kennzeichnet. Die nächste Reihe von Gesten teilt dem Implantat mit, an welche Nummer die Nachricht gesendet werden soll. Beim Empfang einer Nachricht liest das Implantat die eingehenden Daten Buchstabe für Buchstabe vor, sodass es für Benutzer ratsam ist, einen Stift und Papier bei sich zu haben, damit sie ihre Nachrichten verstehen können.

Ursprünglich wollten die Entwickler einen in die Zunge implantierten piezoelektrischen Beschleunigungsmesser als Benutzerschnittstelle verwenden. Auf diese Weise könnten alle Gesten eines Benutzers in der Privatsphäre seines eigenen Mundes erfolgen. Allerdings erwies sich die Verbindung des Sensors mit dem Rest der Schaltung als Herausforderung. In frühen Studien kam es bei Anwendern zu langen Erholungsphasen, anhaltenden Schwellungen und verminderter Sprachverständlichkeit. Aufgrund der nahezu konstanten Bewegung der Zunge und des Abstands zwischen Zunge und Ohr waren die Verbindungsschaltkreise anfällig für Störungen.

Dies führte zu der Entscheidung, den Beschleunigungsmesser am Kieferknochen zu platzieren und Kopf- und Kiefergesten zu verwenden. Obwohl Designer sagen, dass das System leicht zu erlernen ist, berichten viele Benutzer, dass die Verwendung des Systems sie unsicher macht. Gängige Analogien beziehen sich auf das Gefühl, eine Kuh zu sein, die wiederkäut, oder auf einen Ausgestoßenen aus der Hair-Metal-Szene der 1980er Jahre. Darüber hinaus haben einige Benutzer berichtet, dass sie beim Duschen, Haarebürsten, Einsetzen von Ohrringen oder anderen Aufgaben den Ein-/Ausschalter betätigten, was dazu führte, dass das Implantat gewöhnliche Bewegungen als Gesten interpretierte. In einigen Fällen führte dies zu einer Batterieentladung, da der Benutzer unwissentlich private Gespräche und sensible Aktivitäten an die Voicemail von Freunden oder Verwandten übermittelte.

Darüber hinaus verfügt das Implantat über eine Reihe von Sicherheitsvorkehrungen. Aufgrund der Metallkomponenten der Implantate können sich Benutzer keiner MRT-Untersuchung unterziehen. Die elektronischen Komponenten und Batterien sind hermetisch versiegelt, es wurden jedoch einige Verletzungen aufgrund von Dichtungsfehlern oder Beschädigungen bei Unfällen gemeldet. Darüber hinaus haben einige Benutzer von allergischen Reaktionen, Schwellungen oder kahlen Stellen über den Batterien berichtet, die die einzigen Komponenten sind, die in der Regel bei normalem Haarwuchs verbaut werden.

Trotz dieser Herausforderungen hat der Erfolg des Mobiltelefonimplantats die Tür für eine Vielzahl anderer implantierbarer elektronischer Geräte geöffnet. Dazu gehören MP3-Player, Schrittzähler und Digitalkameras.

Mobiltelefonimplantate, die unter dem Markennamen Voltaire verkauft werden, sollen im April 2007 erhältlich sein. Um mehr über Mobiltelefonimplantate, andere Arten von Telefonen und verwandte Geräte zu erfahren, schauen Sie sich die Links auf der nächsten Seite an.

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