Manyetik alanlar kullanarak insan vücudu yoluyla ultra düşük güçlü kablosuz iletişim

Anonim

Manyetik alanlar kullanarak insan vücudu yoluyla ultra düşük güçlü kablosuz iletişim

Bilim

Colin Jeffrey

2 Eylül 2015

2 fotoğraf

UC San Diego'daki mühendisler, iletişim yolu olarak insan vücudunu kullanarak monitörler ve giyilebilir cihazlar ile ultra düşük güç kablosuz bağlantısına olanak tanıyan bir cihaz yarattılar (Kredi: Jacobs School of Engineering, UC San Diego)

İçeride veya dışarıda olsun, insan vücudu birbirleriyle kablosuz olarak iletişim kurması gereken sürekli artan elektronik cihazlara ev sahipliği yapıyor. Şimdi Kaliforniya Üniversitesi, San Diego'da (UCSD) çalışan mühendisler, insan vücudu üzerinden ultra düşük güçlü manyetik alanlar gönderen farklı türde bir kablosuz iletişim geliştirdiler. Bu, göze çarpan gözlerden karşılaştırılabilir kablosuz iletişim teknolojilerine göre olağanüstü derecede daha enerji verimli ve güvenli hale getirir.

Akıllı saatler, implante edilmiş akıllı monitörler, hatta yutulabilir kablosuz sensörler gibi insan vücudunun içinde ve çevresinde bulunan cihazlarla bağlantı kurma ve iletişim kurma, genellikle bunların her birinin Bluetooth kullanan bir alıcıya iletilmesini gerektirir. Bluetooth'un veri iletmek için kullandığı elektromanyetik radyasyon, insan vücudundan kolayca geçemediğinden, bu aygıtlar çok fazla güç kullanmalı ve bu nedenle de vericilerine güç sağlamak için nispeten büyük pilleri taşımalıdır.

Her ne kadar geliştirme aşamasında olsalar da, mühendisler yeni sistemlerin bu alandaki mevcut telsiz iletişim teknolojilerinden üstün olduğunu söyleyerek, yol kayıplarının Bluetooth cihazlarının iletişimiyle ilişkili olanlardan 10 milyon kat daha düşük olduğunu iddia ediyorlar.

UCSD'de Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü profesörü ve çalışmanın baş yazarı Patrick Mercier, “Gelecekte insanlar akıllı saatler, spor izleyiciler ve sağlık monitörleri gibi daha fazla elektronik kullanacaklar” diyor. . "Tüm bu cihazların birbirleriyle iletişim kurması gerekecek. Şu anda, bu cihazlar iletişim kurmak için çok fazla güç kullanan Bluetooth radyoları kullanarak bilgi iletiyor. İnsan vücuduyla ilgili bilgileri iletmenin yeni yollarını bulmaya çalışıyoruz. Bu daha az güç kullanır. "

Prototiplerini inşa etmek için, mühendisler PVC boru ile izole edilmiş bakır tellerin bobinlerini kullandılar. Bu düzeneğin bir ucunda teller bir alıcı ve analizörde sona ermektedir, diğer taraftan teller, gövdenin üç kısmı etrafında dönen sargılar halinde oluşturulmaktadır: kafa, kollar ve bacaklar. Bu şekilde, bobinler enerji uygulanması ve manyetik alanların üretimi için indüktörler olarak hareket eder ve vücudun bu alanlar için bir çeşit dalga kılavuzu olarak hareket etmesine izin verir. Bu sistemi kullanarak, araştırmacılar, ultra düşük yol kaybı sinyallerini koldan kola, koldan başa ve koldan bacağa iletebildiler ve ölçebildiler.

Profesör Mercier, "Bildiğimiz kadarıyla bu teknik, şimdiye kadar gösterilmiş olan herhangi bir kablosuz insan vücudu iletişim sisteminden en düşük yol kayıplarını elde ediyor" dedi. "Bu teknik bize daha düşük güçte giyilebilir cihazlar üretmemizi sağlayacak. "

Daha düşük güç gereksinimli aygıtlar oluşturmak, daha az ve daha verimli aygıtlara yol açarak, pil gereksinimlerini azaltacaktır. Bu şekilde, sadece giyilebilir ve monitörler daha uzun pil ömrü ile daha küçük hale getirilebilir, aynı zamanda yutulabilen vericilerin büyüklüğünü yutması çok daha kolay bir hale getirir.

Mercier 'ın laboratuvarında doktora öğrencisi olan Jiwoong Park, "Akıllı saatler gibi giyilebilir cihazlarla ilgili bir problem, kısa çalışma sürelerine sahip olmalarıdır, " diyor. "Bu manyetik alan insan vücuduyla." iletişim sistemi, kullanıcıların kendi cihazlarını ne sıklıkla şarj etmeleri gerektiği kadar güç tüketimini de önemli ölçüde azaltmayı umuyoruz. "

Araştırmacılara göre, ultra-düşük enerji tüketiminin avantajlarının ötesinde, manyetik alan insan vücudu iletişimi mevcut kablosuz iletişim teknolojilerinden daha fazla güvenlik sunabilir. Bunun nedeni, Bluetooth radyo iletişim bağlantılarının açık hava yoluyla gerçekleşmesi ve potansiyel olarak birisinin bu sinyalleri yakalaması ve bir kişinin mahremiyetini tehlikeye sokmasıdır.

Bununla birlikte, manyetik alanlı insan vücudu iletişimi ile, iletişim, vücutta bulunur ve ayrı ayrı kablosuz cihazlara bağlanması gerekmez. Sistem izlenirken, araştırmacılar vücuttan yayılan sinyallerde dramatik bir azalma ve neredeyse bir kişinin manyetik iletişim sisteminden diğerine, hatta yakın bir yerde bilgi aktarma olasılıkları ölçmediler.

Mercier'in Energy-Efficient Microsystems Laboratuarı'nda doktora öğrencisi olan Jiwoong Park, “Giyilebilir cihazlarınızı sağlığınızla ilgili bilgi iletmek için kullandığınızda gizliliğin artması isteniyor” dedi.

Teknolojinin en büyük dezavantajı, vücudun bir kısmının etrafına sarılan cihazlara, böyle akıllı saatlere, kafa bantlarına ve kemerlere uygun olmasına rağmen, cilde yapışmış küçük yamalar gibi şeylerle çalışmayacak. Bunun nedeni manyetik alanların insan vücudu boyunca ilerlemek için dairesel geometrilere ihtiyaç duymasıdır.

Bu araştırmanın sonuçları geçtiğimiz günlerde İtalya'nın Milano kentinde bulunan IEEE Tıp ve Biyoloji Derneği 37. Uluslararası Konferansında sunuldu.

Kaynak: UC San Diego

Her ne kadar geliştirme aşamasında olsalar da, mühendisler yeni sistemlerinin bu alandaki mevcut radyo iletişim teknolojilerinden daha üstün olduğuna inanıyorlar (Kredi: Jacobs School of Engineering, UC San Diego)

UC San Diego'daki mühendisler, iletişim yolu olarak insan vücudunu kullanarak monitörler ve giyilebilir cihazlar ile ultra düşük güç kablosuz bağlantısına olanak tanıyan bir cihaz yarattılar (Kredi: Jacobs School of Engineering, UC San Diego)