Que ce soit à l’intérieur ou à l’extérieur, le corps humain est en train de devenir l’hôte d’une gamme croissante de dispositifs électroniques qui ont besoin de communiquer sans fil les uns avec les autres. Maintenant, les ingénieurs travaillant à l’Université de Californie, San Diego (UCSD) ont mis au point un type de communication sans fil différent qui envoie des champs magnétiques à ultra basse puissance à travers le corps humain. Cela rend extraordinairement plus efficace en énergie et sûr par rapport à des regards indiscrets, que les technologies de communication sans fil comparables.
La connexion et la communication avec des dispositifs dans et autour du corps humain, comme les smartwatches, les moniteurs intelligents implantés, ou même des capteurs sans fil ingérés, exigent généralement que chacun d’entre eux transmette des données à un récepteur en utilisant le Bluetooth. Depuis que le rayonnement électromagnétique utilisé par Bluetooth pour transmettre des données ne passe pas aisément à travers le corps humain, ces appareils doivent utiliser beaucoup de puissance et donc transporter également des batteries relativement volumineuses pour alimenter leurs émetteurs.
Bien que toujours en développement, les ingénieurs disent que leur nouveau système est supérieur aux technologies de communication radio existantes dans ce domaine, en alléguant des pertes de cheminement 10 millions de fois plus faibles que celles liées à la communication d’un appareil Bluetooth comparable.
« Dans l’avenir, les personnes vont porter plus d’électronique, tels que des montres intelligentes, des trackers de remise en forme et des moniteurs de santé», explique Patrick Mercier, professeur au Département de génie électrique et informatique à l’UCSD et le principal auteur de l’étude. « Tous ces dispositifs devront communiquer des informations les uns avec les autres. Actuellement, ces dispositifs transmettent des informations à l’aide de radios Bluetooth, qui utilisent beaucoup de puissance pour communiquer. Nous tentons de trouver de nouvelles façons de communiquer l’information dans le corps humain en utilisant beaucoup moins d’énergie. «
Pour fabriquer leur prototype, les ingénieurs ont utilisé des bobines de fils de cuivre isolés avec des tubes PVC. À une extrémité de cet arrangement, les fils terminent dans un récepteur et un analyseur, tandis qu’à l’autre extrémité des fils sont formés en bobines qui serpentent autour de trois parties du corps: la tête, les bras, et les jambes.
De cette manière, les bobines agissent comme des inducteurs pour l’application d’énergie et la production de champs magnétiques et permettent à l’organisme lui-même d’agir comme une sorte de guide d’ondes pour ces champs. Grâce à ce système, les chercheurs ont été en mesure de transmettre et de mesurer d’ultra-faibles pertes de signaux de cheminement de de bras à bras, de bras à tête et de bras à jambe.
« Cette technique, à notre connaissance, a les pertes en termes de trajet les plus basses de tous les systèmes de communication sans fil de corps humain qui ont été démontrés jusqu’à présent », a déclaré le professeur Mercier. «Cette technique nous permettra de construire des dispositifs portables avec de la puissance beaucoup plus faible. »
La création de périphériques avec les demandes énergétiques plus faibles, à son tour, réduira les besoins de la batterie, conduisant à des appareils plus petits et plus efficaces. De cette façon, non seulement les appareils wearables et les moniteurs seront plus petits avec une plus grande autonomie, mais cela permettra aussi de réduire la taille des émetteurs ingérés à quelque chose de beaucoup plus facile à avaler.
« Un problème avec les appareils portables comme les montres intelligentes est qu’ils ont de courtes durées d’exploitation, car ils sont limités à cause des petites batteries », a déclaré Jiwoong Park, un étudiant de doctorat dans le laboratoire du professeur Mercier. « Avec ce système de communication du corps humain via champ magnétique, nous espérer réduire de manière significative la consommation d’énergie ainsi que la fréquence à laquelle les utilisateurs ont besoin de recharger leurs appareils « .
Selon les chercheurs, au-delà des avantages de l’ultra-faible puissance de consommation d’énergie, le champ magnétique de communication du corps humain peut offrir une plus grande sécurité que les technologies actuelles de communication sans fil. Ceci, parce que les liens de communication radio Bluetooth se déroulent dans l’espace ouvert et, potentiellement, quelqu’un pourrait éventuellement intercepter ces signaux et de compromettre la vie privée d’une personne.
Avec le champ magnétique de communication du corps humain, cependant, la communication est contenue dans le corps lui-même et n’a pas besoin de se relier à des appareils sans fil séparés. Lors de la surveillance du système, les chercheurs ont mesuré une diminution spectaculaire des émissions de signaux du corps et presqu’aucune possibilité de transmettre des informations à partir du système de communication magnétique de personne à personne, même à proximité.
L’inconvénient majeur de cette technologie est, bien qu’adapté pour les appareils qui s’enveloppent autour d’une partie du corps, comme les montres intelligentes, les bandeaux et les ceintures, est qu’elle ne fonctionne pas avec des éléments comme de petites patchs collés sur la peau. En effet, les champs magnétiques doivent avoir des géométries circulaires pour se propager à travers le corps humain.
Les résultats de cette recherche ont été récemment présentés à la 37e Conférence annuelle internationale de l’ingénierie de l’IEEE à la Medicine and Biology Society à Milan.
http://ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/magnetic_fields_provide_a_new_way_to_communicate_wirelessly
