Wi-Fi和藍(lán)牙等無線技術(shù)使遠(yuǎn)程連接變得更加容易

Wi-Fi和藍(lán)牙等無線技術(shù)使遠(yuǎn)程連接變得更加容易，隨著電子設(shè)備變得越來越小，速度越來越快，“可穿戴設(shè)備”的采用也越來越多。從智能手表到植入物，這種裝置以與計(jì)算機(jī)非常不同的方式與人體相互作用。但是，它們都使用相同的協(xié)議來傳輸信息，使它們?nèi)菀资艿较嗤陌踩L(fēng)險(xiǎn)。因此，研究人員考慮使用人體本身來傳遞和收集信息。這一研究領(lǐng)域被稱為人體交流(HBC)。現(xiàn)在，來自日本的科學(xué)家報(bào)告了阻抗和電極特有的HBC特性，他們說“有可能改善基于HBC的設(shè)備的設(shè)計(jì)和工作”。

HBC更安全，因?yàn)樗褂酶鶕?jù)距離急劇衰減的低頻信號(hào)。傳輸?shù)姆忾]性質(zhì)導(dǎo)致更低的干擾和更高的可靠性，因此，更安全的連接。讓設(shè)備直接與身體相互作用也意味著它具有可靠的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

HBC技術(shù)使用電極代替天線將信號(hào)耦合到人體。這可以用于從發(fā)射器到接收器傳導(dǎo)電場(chǎng)，從而傳輸數(shù)據(jù)。HBC接收器與射頻接收器的工作方式非常相似; 但是，確定輸入阻抗要困難得多。這很重要，因?yàn)檫@可以讓科學(xué)家最大化接收信號(hào)功率。

最重要的因素是電極的排列和發(fā)射器與接收器之間的距離。這些會(huì)影響系統(tǒng)的輸出阻抗和等效電源電壓，最終會(huì)對(duì)接收信號(hào)功率產(chǎn)生影響。信號(hào)從發(fā)射器電極發(fā)出并穿過身體。身體的傳導(dǎo)性將場(chǎng)耦合到環(huán)境中，這用作傳輸信號(hào)的返回路徑。

在他們的研究中，日本科學(xué)家團(tuán)隊(duì) - 博士。Dairoku Muramatsu(東京理科大學(xué))，Yoshifumi Nishida先生，Ken Sasaki教授，Kentaro Yamamoto先生(均來自東京大學(xué))和Fukuro Koshiji教授(東京理工大學(xué)) - 通過構(gòu)建同等學(xué)歷來分析這些特征信號(hào)傳輸?shù)碾娐纺Ｐ停ㄟ^觸摸從身體到身體接收器。

發(fā)射器和接收器的信號(hào)電極以及發(fā)射器的接地電極都連接在身體上。接收器的接地電極在空氣中“漂浮”。這與其他現(xiàn)代HBC配置不同，其中兩個(gè)接地電極都懸浮在空氣中。研究人員發(fā)現(xiàn)阻抗隨著發(fā)射器電極間距離的增加而增加。有趣的是，他們還發(fā)現(xiàn)接收器接地的大小是影響傳輸?shù)牧硪粋€(gè)因素。他們報(bào)告說，接收器接地和人體之間的電容耦合隨著前者變大而增加。

這項(xiàng)研究的結(jié)果非常重要，因?yàn)樗鼈兪箍茖W(xué)家們能夠設(shè)計(jì)出更高效的HBC設(shè)備，這些設(shè)備可以更好地適應(yīng)人體電場(chǎng)，并且有望更好地適應(yīng)用戶交互。

鍵盤，屏幕，開關(guān)和電線在人們溝通方式中占主導(dǎo)地位，用戶界面的基礎(chǔ)知識(shí)或“軟人體工程學(xué)”在過去幾十年中幾乎沒有改變。人們?nèi)匀蛔谵k公桌后面幾個(gè)小時(shí)，盯著監(jiān)視器。連通性非常依賴于無線信號(hào)，因此，這些網(wǎng)絡(luò)的開放性使得數(shù)據(jù)容易受到黑客攻擊。

通過將人體本身用作網(wǎng)絡(luò)，HBC可能會(huì)改變這一點(diǎn)。

正如Muramatsu博士和Nishida先生所說，“由于HBC中使用的電場(chǎng)具有相對(duì)于距離急劇衰減的特性，因此在信號(hào)傳輸過程中幾乎不會(huì)泄漏到周圍空間。因此，使用這種人體通信模型因此，HBC的一個(gè)主要缺點(diǎn)是它不能用于高速數(shù)據(jù)通信。因此，重點(diǎn)應(yīng)放在傳輸相對(duì)低容量的HBC的應(yīng)用上。數(shù)據(jù)，如認(rèn)證信息和生物醫(yī)學(xué)信號(hào)，長期低功耗。“