Næste generation af bærbare enheder forbliver ladet længere og sporer bevægelser bedre

Hvad hvis dit bælte gjorde mere end at holde bukserne op? Hvad hvis den også lyttede til din FitBit, smarte briller, og smarte smykker for bedre at genkende, hvilke aktiviteter du var engageret i, mens du brugte langt mindre strøm end noget på markedet i øjeblikket?

I et nyt papir udgivet i Naturkommunikation , forskere ved USC Viterbi School of Engineering demonstrerede, hvordan magnetisk induktion en dag kan drive den næste generation af bærbare enheder.

I den nærmeste fremtid, bærbare enheder vil gøre meget mere end at tælle vores trin. De vil blive brugt i forbindelse med andre wearables til at overvåge hospitalspatienters vitalitet eller spore brandmænd og førstehjælpere, blandt andre applikationer.

Problemet, imidlertid, er strøm og omkostninger. Ingen ønsker at oplade deres smarte ur, briller, armbånd eller fodlænke, hver gang de går ud af døren,

Prototypen, designet af Negar Golestani, hovedforfatter og ph.d. studerende i USC Viterbis Ming Hsieh Institut for Elektro- og Datateknik, består af et netværk af enheder, der alle bæres på samme tid på kroppen som et bælte, armbånd, fodlænke, ring og halskæde.

Bæltet, I dette tilfælde, fungerer som en central knude, hvilket betyder, at de andre enheder ikke har brug for batterier, bevægelige dele, eller dyre sensorer.

I stedet, hver enhed genererer sit eget signal ved hjælp af induktiv kobling, mens den centrale knude modtager signalerne. Når personen, der bærer enhederne, bevæger sig, de indbyrdes koblingsændringer og forskellige signaleffekter modtages fra hver enhed ved den centrale knude.

"Denne opsætning gør det muligt for den centrale knude at se, hvor hver enhed er i forhold til helheden, giver os en meget mere detaljeret forståelse af kroppens stilling og bevægelse, "sagde Golestani." Og det hele er gjort op til seks gange mere effektivt med hensyn til batteristrøm sammenlignet med andre kortdistancekommunikationssystemer som Bluetooth. "

Alle aktuelle praktiske bærbare enheder, såsom FitBit, Google Glass eller Jawbone, bruge radiobølgeudbredelse til signaloverførsler. Men denne teknik har mange mangler. Først, det kræver meget energi, hvilket betyder meget opladning. Konstant opladning af dit smartwatch før en løbetur kan være en mindre irritation, men det er en reel sundhedsrisiko, når disse enheder bruges til mennesker, der er syge på hospitaler eller arbejder i farlige miljøer. Manglende overvågning kan forårsage patientskade og uventede resultater.

Konventionelle overvågningssystemer, der anvender radiobølgeudbredelsesteknologier, er også dyre og kræver mange dele. En sporingsenhed har brug for en sensor, batterier, og mulighed for trådløs kommunikation. En grund til, at vi ikke kan se wearables, der består af flere enheder, der bæres over hele kroppen - hvilket ville være meget mere effektivt - er, at hver enhed har brug for strøm til sansning og trådløs kommunikation. Forestil dig, at du skal oplade et netværk af enheder hver fjerde time, mens du går om din dag. Og hvad mere er, menneskekroppen selv kan forstyrre disse enheders signaler, fordi de fleste biologiske væv svækker en enheds elektromagnetiske bølger.

Magnetisk induktion - som forskerne i mikrobølgesystemerne, Sensorer, og Imaging Lab, eller MiXIL, tidligere havde brugt til at udvikle underjordiske sensorer til overvågning af variabler, der påvirker klimaændringer - har potentiale til at løse alle disse problemer og mere.

"Negars observation er virkelig out-of-the-box, elegant og original, "sagde professor Mahta Moghaddam, medforfatter, MiXIL -direktør og Golestanis rådgiver. "Negar var i stand til at starte med et frøkoncept, som vi typisk kan forbinde med miljøfornemmelse og til at innovere på et meget anderledes, men også meget effektivt område. Den teknologi, hun har udviklet, vil have vidtrækkende fordele inden for sundhedsvæsenet, sikkerhed, fitness, underholdning, blandt andre felter. "

Dette system kan overvåge daglige aktiviteter, opmuntre brugeren til at udføre specifikke handlinger, eller hjælpe fysioterapeuter med at spore deres patienters fremskridt. Ifølge Golestani, applikationerne rækker langt ud over hospitaler og bærbare til daglig sundhed, også; de omfatter overvågning og katastrofeberedskab.

"Forestil dig, at brandmænd i marken bekæmper en børsteild nær Los Angeles, "siger hun." Hvis de var udstyret med en enhed som denne, vi kunne meget let fortælle, hvad hver brandmand gør, og om de bevæger sig. Vi kunne så langt bedre end vi kan med eksterne kameraer, som kan være begrænset af røg eller terrænet. "

Og der er mere. Fordi Golestanis enhed bruger den samme teknologi, der bruges til undervandskommunikation, det er meget bedre end nuværende wearables til miljøer, hvor radiofrekvenser kæmper. Så meget, at den kunne udstyres som en del af en dykkers udstyr til at give nøjagtige aflæsninger om bevægelse og sikkerhed.

Papiret har givet et bevis på koncept, som Golestani håber på i sidste ende at blive bragt ud af laboratoriet og anvendt til den virkelige verden.