Wat als je riem meer deed dan je broek omhoog houden? Wat als het ook naar je FitBit luisterde, slimme bril, en slimme sieraden om beter te herkennen met welke activiteiten u bezig was, terwijl u veel minder stroom verbruikte dan alles wat momenteel op de markt is?

In een nieuw artikel gepubliceerd in Natuurcommunicatie , onderzoekers van de USC Viterbi School of Engineering hebben aangetoond hoe magnetische inductie op een dag de volgende generatie draagbare apparaten kan aandrijven.

In de nabije toekomst, draagbare apparaten zullen veel meer doen dan alleen onze stappen tellen. Ze zullen worden gebruikt in combinatie met andere wearables om de vitale functies van ziekenhuispatiënten te bewaken of de locatie van brandweerlieden en eerstehulpverleners te volgen, onder andere toepassingen.

Het probleem, echter, is macht en kosten. Niemand wil zijn slimme horloge opladen, bril, polsbandje of enkelbandje elke keer dat ze de deur uitlopen,

Het prototype, ontworpen door Negar Golestan, hoofdauteur en Ph.D. student in USC Viterbi's Ming Hsieh Department of Electrical and Computer Engineering, bestaat uit een netwerk van apparaten die allemaal tegelijkertijd op het lichaam worden gedragen als een riem, polsbandje, enkelbandje, ring en ketting.

De riem, in dit geval, fungeert als centraal knooppunt, wat betekent dat de andere apparaten geen batterijen nodig hebben, Bewegende onderdelen, of dure sensoren.

In plaats daarvan, elk apparaat genereert zijn eigen signaal met behulp van inductieve koppeling, terwijl het centrale knooppunt de signalen ontvangt. Wanneer de persoon die de apparaten draagt ​​beweegt, de onderlinge koppeling verandert en verschillende signaalvermogens worden ontvangen van elk apparaat op het centrale knooppunt.

"Met deze opstelling kan het centrale knooppunt zien waar elk apparaat zich bevindt in relatie tot het geheel, waardoor we een veel gedetailleerder begrip krijgen van de houding en beweging van het lichaam, "zei Golestani. "En het is allemaal tot zes keer efficiënter in termen van batterijvermogen in vergelijking met andere korteafstandscommunicatiesystemen zoals Bluetooth."

Alle huidige praktische draagbare apparaten, zoals FitBit, Google Glass of Jawbone, gebruik radiogolfvoortplanting voor signaaloverdracht. Maar deze techniek heeft veel tekortkomingen. Eerst, het kost veel energie, wat veel opladen betekent. Het constant opladen van je smartwatch voordat je gaat joggen kan een kleine ergernis zijn, maar het is een reëel gezondheidsrisico wanneer deze apparaten worden gebruikt voor mensen die ziek zijn in ziekenhuizen of die in gevaarlijke omgevingen werken. Als de monitoring niet wordt uitgevoerd, kan dit leiden tot schade voor de patiënt en onverwachte resultaten.

Conventionele bewakingssystemen die gebruikmaken van radiogolfvoortplantingstechnologieën zijn ook duur en vereisen veel onderdelen. Een volgapparaat heeft een sensor nodig, batterijen, en draadloze communicatiemogelijkheden. Een reden waarom we geen wearables zien die bestaan ​​uit verschillende apparaten die over het hele lichaam worden gedragen, wat veel effectiever zou zijn, is dat elk apparaat stroom nodig heeft voor detectie en draadloze communicatie. Stel je voor dat je elke vier uur een netwerk van apparaten moet opladen terwijl je de hele dag bezig bent. En wat meer is, het menselijk lichaam zelf kan interfereren met de signalen van deze apparaten omdat de meeste biologische weefsels de elektromagnetische golven van een apparaat verzwakken.

Magnetische inductie - die de onderzoekers in de Microwave Systems, Sensoren, en Imaging Lab, of MiXIL, eerder had gebruikt om ondergrondse sensoren te ontwikkelen voor het bewaken van variabelen die van invloed zijn op klimaatverandering - heeft het potentieel om al deze problemen en meer op te lossen.

"Negar's observatie is echt out-of-the-box, elegant en origineel, " zei professor Mahta Moghaddam, co-auteur, MiXIL-directeur en adviseur van Goestani. "Negar was in staat om te beginnen met een zaadconcept dat we doorgaans associëren met omgevingsdetectie en om te innoveren op een heel ander maar ook zeer impactvol gebied. De technologie die ze heeft ontwikkeld, zal verstrekkende voordelen hebben in de gezondheidszorg, veiligheid, fitheid, amusement, onder andere."

Dit systeem kan dagelijkse activiteiten volgen, de gebruiker aanmoedigen om specifieke acties uit te voeren, of fysiotherapeuten helpen bij het volgen van de voortgang van hun patiënten. Volgens Golestan, de toepassingen gaan veel verder dan ziekenhuizen en wearables voor de dagelijkse gezondheid, te; zij omvatten toezicht en rampenbestrijding.

"Stel je voor dat brandweerlieden in het veld een bosbrand bestrijden in de buurt van Los Angeles, ' zegt ze. 'Als ze met zo'n apparaat waren uitgerust, we konden heel gemakkelijk zien wat elke brandweerman aan het doen was en of ze in beweging waren. We zouden het tot nu toe veel beter kunnen doen dan met externe camera's, die kan worden beperkt door rook of het terrein."

En er is meer. Omdat het apparaat van Golestani dezelfde technologie gebruikt als voor onderwatercommunicatie, het is veel beter dan de huidige wearables voor omgevingen waar radiofrequenties het moeilijk hebben. Zozeer zelfs dat het kan worden uitgerust als onderdeel van de uitrusting van een duiker om nauwkeurige metingen te geven over beweging en veiligheid.

De paper heeft een proof of concept geleverd, die Golestani hoopt uiteindelijk uit het laboratorium te worden gehaald en in de echte wereld te worden toegepast.