Prototipo que utiliza el cuerpo humano para transmitir de forma inalámbrica. Fuente: UCSD.
Ingenieros eléctricos de la Universidad de California en San Diego (EE.UU.) han desarrollado una nueva técnica de comunicación inalámbrica que funciona enviando señales magnéticas a través del cuerpo humano.
La nueva tecnología podría ofrecer una manera más segura y con menos gasto energético de enviar información entre dispositivos electrónicos portátiles, proporcionando una alternativa mejorada a los sistemas de comunicación inalámbrica existentes, según los investigadores, que la han presentado en la 37ª Conferencia Anual Internacional de la Sociedad de Ingeniería Médica y Biológica IEEE, en Milán (Italia).
Si bien este trabajo es sólo una demostración de prueba de concepto, los investigadores imaginan desarrollarlo como un sistema inalámbrico de ultra baja potencia que pueda transmitir fácilmente información por el cuerpo humano. Una aplicación de esta tecnología sería una red inalámbrica de sensores de salud.
"Actualmente, los dispositivos electrónicos se transmiten información entre sí a través de Bluetooth, que utiliza una gran cantidad de energía. Estamos tratando de encontrar nuevas maneras de comunicar información por el cuerpo utilizando mucha menos energía", explica Patrick Mercier, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación de la universidad, que dirigió el estudio. Mercier también es co-director del Centro de Sensores Llevables.
El nuevo estudio presenta una solución a algunos de los principales obstáculos de otros sistemas de comunicación inalámbrica: a fin de reducir el consumo de energía durante la transmisión y recepción de información, los sistemas inalámbricos necesitan enviar señales que pueden cruzar fácilmente el cuerpo humano.
La tecnología Bluetooth utiliza la radiación electromagnética para transmitir datos, pero estas señales de radio no pasan fácilmente a través del cuerpo y por lo tanto requieren un impulso de energía para ayudar a superar esta obstrucción de la señal, o "pérdida de trayectoria."
Campo magnético
En este estudio, los ingenieros eléctricos han probado una técnica llamada comunicación por campo magnético a través del cuerpo humano, que utiliza el cuerpo como un vehículo para transmitir energía magnética entre dispositivos electrónicos.
Una ventaja de este sistema es que los campos magnéticos son capaces de pasar libremente a través de los tejidos biológicos, así que las señales se comunican con pérdidas de trayectoria mucho más bajas y potencialmente, un consumo de energía mucho menor.
En sus experimentos, los investigadores demostraron que la comunicación magnética funciona bien en el cuerpo, pero probaron el consumo de energía de la técnica. Eso sí, mostraron que las pérdidas de trayectoria eran más de 10 millones de veces más bajas que las del Bluetooth.
Un menor consumo de energía también provoca una mayor duración de la batería. "Un problema con dispositivos portátiles como los relojes inteligentes es que tienen tiempos de funcionamiento cortos, ya que usan baterías pequeñas. Con este sistema de comunicación, esperamos reducir significativamente el consumo de energía, así como la frecuencia con que los usuarios necesitan recargar sus dispositivos", dice Jiwoong Park, estudiante de doctorado y primer autor del estudio, en la nota de prensa de la universidad.
Los investigadores también señalaron que esta técnica no plantea riesgos graves para la salud. Dado que esta técnica está diseñada para aplicaciones en sistemas de comunicación de potencia ultra baja, se espera que la potencia de transmisión de las señales magnéticas enviadas a través del cuerpo sean mucho menores que las de escáneres de resonancia magnética y dispositivos de implantes inalámbricos.
Otra ventaja potencial es que podría ofrecer más seguridad que las redes Bluetooth, que envían datos por el aire, por lo que cualquier persona situada a 9 metros puede espiarlos. En cambio, el cuerpo humano es menos vulnerable, y la comunicación magnética es fuerte en el cuerpo, pero disminuye drásticamente fuera de él (tampoco se transmite de una persona a otra).
La nueva tecnología podría ofrecer una manera más segura y con menos gasto energético de enviar información entre dispositivos electrónicos portátiles, proporcionando una alternativa mejorada a los sistemas de comunicación inalámbrica existentes, según los investigadores, que la han presentado en la 37ª Conferencia Anual Internacional de la Sociedad de Ingeniería Médica y Biológica IEEE, en Milán (Italia).
Si bien este trabajo es sólo una demostración de prueba de concepto, los investigadores imaginan desarrollarlo como un sistema inalámbrico de ultra baja potencia que pueda transmitir fácilmente información por el cuerpo humano. Una aplicación de esta tecnología sería una red inalámbrica de sensores de salud.
"Actualmente, los dispositivos electrónicos se transmiten información entre sí a través de Bluetooth, que utiliza una gran cantidad de energía. Estamos tratando de encontrar nuevas maneras de comunicar información por el cuerpo utilizando mucha menos energía", explica Patrick Mercier, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación de la universidad, que dirigió el estudio. Mercier también es co-director del Centro de Sensores Llevables.
El nuevo estudio presenta una solución a algunos de los principales obstáculos de otros sistemas de comunicación inalámbrica: a fin de reducir el consumo de energía durante la transmisión y recepción de información, los sistemas inalámbricos necesitan enviar señales que pueden cruzar fácilmente el cuerpo humano.
La tecnología Bluetooth utiliza la radiación electromagnética para transmitir datos, pero estas señales de radio no pasan fácilmente a través del cuerpo y por lo tanto requieren un impulso de energía para ayudar a superar esta obstrucción de la señal, o "pérdida de trayectoria."
Campo magnético
En este estudio, los ingenieros eléctricos han probado una técnica llamada comunicación por campo magnético a través del cuerpo humano, que utiliza el cuerpo como un vehículo para transmitir energía magnética entre dispositivos electrónicos.
Una ventaja de este sistema es que los campos magnéticos son capaces de pasar libremente a través de los tejidos biológicos, así que las señales se comunican con pérdidas de trayectoria mucho más bajas y potencialmente, un consumo de energía mucho menor.
En sus experimentos, los investigadores demostraron que la comunicación magnética funciona bien en el cuerpo, pero probaron el consumo de energía de la técnica. Eso sí, mostraron que las pérdidas de trayectoria eran más de 10 millones de veces más bajas que las del Bluetooth.
Un menor consumo de energía también provoca una mayor duración de la batería. "Un problema con dispositivos portátiles como los relojes inteligentes es que tienen tiempos de funcionamiento cortos, ya que usan baterías pequeñas. Con este sistema de comunicación, esperamos reducir significativamente el consumo de energía, así como la frecuencia con que los usuarios necesitan recargar sus dispositivos", dice Jiwoong Park, estudiante de doctorado y primer autor del estudio, en la nota de prensa de la universidad.
Los investigadores también señalaron que esta técnica no plantea riesgos graves para la salud. Dado que esta técnica está diseñada para aplicaciones en sistemas de comunicación de potencia ultra baja, se espera que la potencia de transmisión de las señales magnéticas enviadas a través del cuerpo sean mucho menores que las de escáneres de resonancia magnética y dispositivos de implantes inalámbricos.
Otra ventaja potencial es que podría ofrecer más seguridad que las redes Bluetooth, que envían datos por el aire, por lo que cualquier persona situada a 9 metros puede espiarlos. En cambio, el cuerpo humano es menos vulnerable, y la comunicación magnética es fuerte en el cuerpo, pero disminuye drásticamente fuera de él (tampoco se transmite de una persona a otra).
Prototipo
Los investigadores construyeron un prototipo para probar la técnica, consistente en cables de cobre aislados con tubos de PVC. En un extremo, los cables de cobre están conectados a un analizador externo y en el otro, los cables están envueltos en espirales en torno a tres áreas del cuerpo: la cabeza, los brazos y las piernas. Estas bobinas sirven como fuentes de campos magnéticos y son capaces de enviar señales magnéticas de una parte del cuerpo a otra usando el cuerpo como una guía.
Con este prototipo, los investigadores fueron capaces de demostrar y medir la baja pérdida de trayectoria de las comunicaciones brazo a brazo, brazo a cabeza, y brazo a pierna.
Una limitación de esta técnica es que los campos magnéticos requieren geometrías circulares para propagarse por el cuerpo humano. Dispositivos como relojes inteligentes, diademas y cintas funcionarían bien con este sistema, pero no un pequeño parche puesto en el pecho para medir la frecuencia cardíaca, por ejemplo.
Mientras la aplicación portátil pueda envolver una parte del cuerpo, la técnica debería funcionar, según los investigadores.
Wi-fi en dispositivos sin batería
Recientemente, ingenieros de la Universidad de Washington han creado un sistema que utiliza señales de radiofrecuencia como fuente de energía, y reutiliza infraestructura wifi para conectar a Internet dispositivos sin batería.
El sistema funciona mediante un prototipo, situado en los dispositivos sin batería, que capta señales Wi-fi entre el router y un ordenador o móvil, y las modifica ligeramente. Por ahora han conseguido velocidades de 1 kilobit por segundo a 2 metros de distancia, y el objetivo es llegar a 20 metros.
Los investigadores construyeron un prototipo para probar la técnica, consistente en cables de cobre aislados con tubos de PVC. En un extremo, los cables de cobre están conectados a un analizador externo y en el otro, los cables están envueltos en espirales en torno a tres áreas del cuerpo: la cabeza, los brazos y las piernas. Estas bobinas sirven como fuentes de campos magnéticos y son capaces de enviar señales magnéticas de una parte del cuerpo a otra usando el cuerpo como una guía.
Con este prototipo, los investigadores fueron capaces de demostrar y medir la baja pérdida de trayectoria de las comunicaciones brazo a brazo, brazo a cabeza, y brazo a pierna.
Una limitación de esta técnica es que los campos magnéticos requieren geometrías circulares para propagarse por el cuerpo humano. Dispositivos como relojes inteligentes, diademas y cintas funcionarían bien con este sistema, pero no un pequeño parche puesto en el pecho para medir la frecuencia cardíaca, por ejemplo.
Mientras la aplicación portátil pueda envolver una parte del cuerpo, la técnica debería funcionar, según los investigadores.
Wi-fi en dispositivos sin batería
Recientemente, ingenieros de la Universidad de Washington han creado un sistema que utiliza señales de radiofrecuencia como fuente de energía, y reutiliza infraestructura wifi para conectar a Internet dispositivos sin batería.
El sistema funciona mediante un prototipo, situado en los dispositivos sin batería, que capta señales Wi-fi entre el router y un ordenador o móvil, y las modifica ligeramente. Por ahora han conseguido velocidades de 1 kilobit por segundo a 2 metros de distancia, y el objetivo es llegar a 20 metros.