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芯片使“人体互联网”更加有效

Wi-Fi和蓝牙等无线技术使远程连接变得更加容易,随着电子设备变得越来越小,速度越来越快,“可穿戴设备”的采用也越来越多。 从智能手表到植入物,这种装置以与计算机非常不同的方式与人体相互作用。 但是,它们都使用相同的协议来传输信息,使它们容易受到相同的安全风险。 因此,研究人员考虑使用人体本身来传递和收集信息。 这一研究领域被称为人体交流(HBC)。 现在,来自日本的科学家报告了阻抗和电极特有的HBC特性,他们说“有可能改善基于HBC的设备的设计和工作”。

HBC更安全,因为它使用根据距离急剧衰减的低频信号。 传输的封闭性质导致更低的干扰和更高的可靠性,因此,更安全的连接。让设备直接与身体相互作用也意味着它具有可靠的生物医学应用。

HBC技术使用电极代替天线将信号耦合到人体。 这可以用于从发射器到接收器传导电场,从而传输数据。 HBC接收器与射频接收器的工作方式非常相似; 但是,确定输入阻抗要困难得多。 这很重要,因为这可以让科学家最大化接收信号功率。

最重要的因素是电极的排列和发射器与接收器之间的距离。 这些会影响系统的输出阻抗和等效电源电压,最终会对接收信号功率产生影响。 信号从发射器电极发出并穿过身体。 身体的传导性将场耦合到环境中,这用作传输信号的返回路径。

在他们的研究中,日本科学家团队 - 博士。 Dairoku Muramatsu(东京理科大学),Yoshifumi Nishida先生,Ken Sasaki教授,Kentaro Yamamoto先生(均来自东京大学)和Fukuro Koshiji教授(东京理工大学) - 通过构建同等学历来分析这些特征信号传输的电路模型,通过触摸从身体到身体接收器。

发射器和接收器的信号电极以及发射器的接地电极都连接在身体上。 接收器的接地电极在空气中“漂浮”。 这与其他现代HBC配置不同,其中两个接地电极都悬浮在空气中。 研究人员发现阻抗随着发射器电极间距离的增加而增加。 有趣的是,他们还发现接收器接地的大小是影响传输的另一个因素。 他们报告说, 接收器接地和人体之间的电容耦合随着前者变大而增加。

这项研究的结果非常重要,因为它们使科学家们能够设计出更高效的HBC设备,这些设备可以更好地适应人体电场,并且有望更好地适应用户交互。

键盘,屏幕,开关和电线在人们沟通方式中占主导地位,用户界面的基础知识或“软人体工程学”在过去几十年中几乎没有改变。 人们仍然坐在办公桌后面几个小时,盯着监视器。 连通性非常依赖于无线信号,因此,这些网络的开放性使得数据容易受到黑客攻击。

通过将人体本身用作网络,HBC可能会改变这一点。

正如Muramatsu博士和Nishida先生所说,“由于HBC中使用的电场具有相对于距离急剧衰减的特性,因此在信号传输过程中几乎不会泄漏到周围空间。因此,使用这种人体通信模型因此,HBC的一个主要缺点是它不能用于高速数据通信。因此,重点应放在传输相对低容量的HBC的应用上。数据,如认证信息和生物医学信号,长期低功耗。“

· 2019-06-15 20:04  本新闻来源自:phys,版权归原创方所有

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