广告

人体可作为通讯媒介?日本科学家说的

2021-12-17 09:58:36 Cabe Atwell 阅读:
为了证明人体通讯潜力,东京理科大学的科学家们设计了一款双耳助听器,可透过相互通讯来适应音场,为佩戴者提升清晰度和声音定位。

日本东京理科大学(Tokyo University of Science)的科学家们设计了一种双耳助听器,可安全地使用头部组织作为电磁讯号的传输介质,从而证明了人体通讯的潜力。rvAednc

随着微型化和无线通信技术的进展,市场上大量涌现从医疗监测器到AR/VR头戴式装置等各种可穿戴产品。尽管传统讯号传输方法仰赖无线技术,可穿戴装置要想真正超越,就需要一种更有效的通讯方法,例如无线人体局域网络(wireless body area networks,WBAN)。不过这种网络有其缺点,包括从网络安全的角度来看不仅不安全,还可能有吸收电磁波辐射以及讯号会被阻挡的问题。rvAednc

另一个解决方案是人体通讯(human body communications,HBC ),也就是透过人体来传输讯号。人体通讯的运作原理是利用在人体内部传播的电场,然后用配备了电极的皮肤穿戴装置与其他低频装置进行通讯。虽然这项技术已有二十多年的发展历史,却没有被大规模使用。rvAednc

为了证明人体通讯潜力,东京理科大学的科学家们设计了一款双耳助听器,可透过相互通讯来适应音场,为佩戴者提升清晰度和声音定位。最近的研究显示,由村松大陆(Dairoku Muramatsu)率领的团队,透过详细的数值模拟(numerical simulations),研究了从一只耳朵上的电极发射出的电场,如何分布于人的头部并到达另一只耳朵上的接收电极,以及这是否能运用于数字通讯系统。rvAednc

而研究人员不仅发现他们可以做到,而且过程也是安全的。他们还探索了各种系统参数和特性的影响,从而确定了用于人体通讯的最佳电极结构。rvAednc

 rvAednc

rvAednc

人体通讯利用人体组织作为可穿戴电子装置的传输媒介。(图片来源:东京理科大学)rvAednc

不过上述研究虽展现了透过双耳助听器进行人体通讯的可能性,这只是一个开始。《EE Times》针对此技术提出了几个问题,涵盖其优势、潜在应用以及缺点,以下是村松的回答。rvAednc

问题1:皮肤的成分会影响人体通讯吗?例如有些人皮肤较厚,有些人很会流汗?rvAednc

村松:是的,皮肤成分和汗水会影响天线(电极)的特性和人体通讯质量。我们解决这个问题的方法之一,是透过以真人为对象的实验,研究了人体通讯的重要特性与个体差异。结果显示,选择适当的设计参数(如载波频率)可以抑制个体差异。我们的相关研究结果已经在Electronics》期刊上发表。rvAednc

问题2:已知人体通讯装置可以被单一个体使用,是否也有可能与其他使用相同技术者的人进行通讯?距离会是一个影响因素吗?rvAednc

村松:可以,人体通讯能运用于多用户通讯,也可以用于单一用户通讯。但人体通讯需要用户之间的身体接触,例如握手。如果他们彼此之间有距离,人体通讯就无法发挥作用。更多相关信息请见美国计算机协会(Association for Computing Machinery)网站。rvAednc

问题3:环境是否会是影响因素之一?在水下或极热、极冷地区也可以使用人体通讯装置吗?rvAednc

村松:在水下通讯的案例中,一般无线电通讯是无法使用的,因为电磁波会被含有大量盐分的海水吸收;因此通常会使用超音波和光来进行水下无线通信。而由于人体通讯是使用人体而非海水作为传输通道,因此即使在水下,人体通讯也有可能进行低损耗的无线通信。温度并不会影响人体通讯的机制;然而由于人体通讯装置是由一般的电子电路组成的,所以要考虑这种电路对运作环境的要求。rvAednc

东京理科大学的团队表示,他们利用一个可穿戴天线原型以及22 名人体受试者进行的量测结果显示,「从电压驻波比(standing wave ratio)的角度来看,人体通讯对个别用户的差异具有很强的适应能力。」rvAednc

(参考原文:Researchers Demo Human Body Communications Using Binaural Hearing Aids,本文同步刊登于《电子工程专辑》杂志202112月号)rvAednc

责编:DemirvAednc

Cabe Atwell
机械工程师/EE Times资深博主。Cabe Atwell是一名居住在芝加哥地区的电气工程师。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 商务部暂停天然砂对台湾地区出口,台积电难受了 据EDN电子技术设计了解,商务部网站8月3日早晨8点发布最新消息,表示将从即日起暂停天然砂对台湾地区出口。不少网友认为暂停天然砂对台湾地区的出口,此举将严重影响台湾的建筑业,实则影响不仅仅如此。台湾地区天然砂进口量的90%以上来自大陆,而台湾芯片占台湾2021年出口额的34.8%。网友称商务部暂停天然砂对台湾地区出口是捏到了台湾半导体制造业的七寸。
  • 华盛顿大学首创用人体热能为可穿戴电子设备供电 从健康和健身追踪器到虚拟现实设备,可穿戴电子产品已成为我们日常生活的一部分,但找到持续为这些设备供电的方法是一项挑战。华盛顿大学的研究人员开发了一种创新的解决方案:首创的柔性、可穿戴热电设备,可将体热转化为电能。
  • 理想ONE高速起火烧成光架,其1.2T三缸增程器曾被指隐藏 近期,网络平台上发布了一段理想ONE在行驶过程中,车辆出现起火的视频内容。现场拍摄的灭火后图片显示,该轿车过火后仅剩骨架,车辆前部增程器位置受损严重,车辆尾门已经在过火后从车身主体脱落。此前,曾有国内汽车媒体对一台行驶了10万公里的理想ONE的东安1.2T三缸增程发动机进行拆解,被指隐藏暗病。
  • 上海微系统所使用石墨烯纳米带研制出世界上最小尺寸的 非易失性相变随机存取存储器(PCRAM)被认为是大数据时代新兴海量存储的有希望的候选者之一。然而,相对较高的编程能量阻碍了 PCRAM 中功耗的进一步降低。利用石墨烯的窄边接触可以有效降低每个电池中相变材料的活性体积,从而实现低功耗运行。
  • 可解决工业自动化和IIoT挑战的MCU 工业自动化和工业物联网(IIoT)设计人员的性能要求不断变化。就MCU而言,他们希望获得更快的处理速度、更多的内存、更好的连接性和更多的安全功能。
  • 苹果发布2022财年第三财季业绩,营收829.59亿美元 Apple 今日公布了 2022 年第三财季的财务业绩。报告显示,苹果公司第三财季公布收入为 829.59亿美元,去年同期为 814 亿美元,同比增长2%;季度净利润为 194 .4亿美元,去年同期为217 亿美元,同比下降10.6%;其中,iPhone带来的营收406.7亿美元,同比增长3%。
  • 工程师开发出可以看到身体内部的贴纸 麻省理工学院的工程师设计了一种贴片,可以产生身体的超声图像。这种邮票大小的设备贴在皮肤上,可以提供 48 小时内脏器官的连续超声成像。
  • 美国参议院批准价值2460亿美元的芯片法案 美国参议院周三通过立法,以超过 750 亿美元支持国内半导体产业。GlobalFoundries、英特尔、三星代工厂、德州仪器、台积电和其他在美国建立半导体制造设施的公司或将受益。
  • 第三代半导体——碳化硅材料之制程与分析 SiC功率电子是加速电动车时代到来的主要动能。以SiC MOSFET取代目前的Si IGBT,不仅能使电力移转时的能源损耗降低80%以上,同时也可让芯片模块尺寸微缩至原本的1/10,达到延长电动车续航里程及缩短充电时间的功效。
  • 开源软件真的可靠吗? 乍看之下,采用开源软件似乎是个不错的办法,但归根究底,开源软件有几个特性可能会使其变得“邪恶”...
  • GaN是否可靠? GaN产业已经建立一套方法来保证GaN产品的可靠性,因此问题并不在于“GaN是否可靠?”,而是“如何验证GaN的可靠性?”
  • 华为天才少年稚晖君用108天打了个字,重新定义客制化键 自称“鸽王”的稚晖君终于更新啦。这次他带来的新项目则是:一把完全客制化、带屏幕模块的机械键盘!有网友表示,稚晖君的这个新项目,为键圈乃至整个键盘行业提供了新的设计思路,甚至有望改变目前客制化以换壳为本的囧境。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了