Todo en su cabeza: exploración de las comunicaciones del cuerpo humano con audífonos binaurales

Los científicos muestran cómo el tejido de la cabeza se puede utilizar de forma segura como medio de transmisión para dispositivos electrónicos que se colocan en la cabeza

• Fecha : 5 de agosto de 2021
• Fuente : Universidad de Ciencias de Tokio
• Resumen : La tecnología portátil parece estar lista para hacerse cargo de la electrónica de próxima generación, pero la mayoría de las técnicas de comunicación inalámbrica no están a la altura. Para abordar este problema, los científicos han profundizado en las comunicaciones del cuerpo humano, en las que el tejido humano se utiliza comomedio de transmisión de señales electromagnéticas. Sus hallazgos allanan el camino hacia dispositivos de cabeza más eficientes y seguros, como audífonos y audífonos binaurales.

Los dispositivos portátiles modernos son el resultado de un gran progreso en la miniaturización y las comunicaciones inalámbricas. Ahora que estos dispositivos se pueden hacer aún más pequeños y livianos sin perder funcionalidad, es probable que una gran parte de la electrónica de próxima generación gire en torno a la tecnología portátil.Sin embargo, para que los wearables trasciendan verdaderamente a los portátiles, tendremos que repensar la forma en que los dispositivos se comunican entre sí como "redes de área corporal inalámbricas" o WBAN. El enfoque habitual de usar una antena para irradiar señales al área circundante mientrasLa esperanza de llegar a un receptor no es suficiente para los wearables. Pero este método de transmisión no solo requiere mucha energía, sino que también puede ser inseguro desde el punto de vista de la ciberseguridad. Además, el propio cuerpo humano también constituye un gran obstáculo porque absorbeRadiación electromagnética y bloquea las señales.

¿Pero qué alternativas tenemos para la tecnología portátil? Un enfoque prometedor es la "comunicación del cuerpo humano" HBC, que implica utilizar el propio cuerpo como medio para transmitir señales. La idea principal es que algunos campos eléctricos se pueden propagar dentro delcuerpo de manera muy eficiente sin fugas al área circundante. Al conectar dispositivos que se usan sobre la piel con electrodos, podemos permitir que se comuniquen entre sí utilizando frecuencias relativamente más bajas que las que se usan en protocolos inalámbricos convencionales como Bluetooth. Sin embargo, incluso la investigación sobre HBC comenzó de nuevodos décadas, esta tecnología no se ha utilizado a gran escala.

Para explorar todo el potencial de HBC, los investigadores de Japón, incluido el Dr. Dairoku Muramatsu de la Universidad de Ciencias de Tokio y el profesor Ken Sasaki de la Universidad de Tokio se centraron en el uso de HBC para un uso aún inexplorado: audífonos binaurales. Tal audífonoLos dispositivos vienen en pares, uno para cada oído, y mejoran en gran medida la inteligibilidad y la localización del sonido para el usuario al comunicarse entre sí para adaptarse al campo de sonido. Debido a que estos audífonos están en contacto directo con la piel, se hicieron para unaplicación candidata perfecta para HBC. En un estudio reciente, que se publicó en la revista Electrónica , los investigadores investigaron, a través de simulaciones numéricas detalladas, cómo los campos eléctricos emitidos por un electrodo en un oído se distribuyen en la cabeza humana y llegan a un electrodo receptor en el oído opuesto, y si podrían aprovecharse en un sistema de comunicación digital.De hecho, los investigadores habían realizado previamente un estudio experimental sobre HBC con sujetos humanos reales, cuyos resultados también se publicaron en Electrónica .

Usando modelos del cuerpo humano de diferentes grados de complejidad, los investigadores primero determinaron la mejor representación para asegurar resultados precisos en sus simulaciones y luego, una vez que esto se resolvió, procedieron a explorar los efectos de varios parámetros y características del sistema, como dice el Dr.Muramatsu dice, " Calculamos las características de impedancia de entrada de los electrodos del transceptor, las características de transmisión entre transceptores y las distribuciones del campo eléctrico dentro y alrededor de la cabeza. De esta manera, aclaramos los mecanismos de transmisión del sistema HBC propuesto. "Finalmente, con estos resultados, determinaron la mejor estructura de electrodo de las que probaron. También calcularon los niveles de exposición electromagnética causados ​​por su sistema y encontraron que sería completamente seguro para los humanos, de acuerdo con los estándares de seguridad modernos..

En general, este estudio muestra el potencial de HBC y amplía la aplicabilidad de esta tecnología prometedora. Después de todo, los audífonos son solo uno de todos los dispositivos inalámbricos modernos que se usan en la cabeza. Por ejemplo, HBC podría implementarse en auriculares inalámbricos para permitirlespara comunicarse entre sí usando mucha menos energía. Además, debido a que las ondas de radio utilizadas en HBC se atenúan rápidamente fuera del cuerpo, los dispositivos basados ​​en HBC en personas separadas podrían operar a frecuencias similares en el mismo espacio sin causar ruido o interferencia ". Con nuestros resultados, hemos avanzado mucho hacia sistemas de comunicación confiables y de bajo consumo que no se limitan a los audífonos, sino que también se aplican a otros dispositivos portátiles montados en la cabeza . No solo esto, los accesorios como aretes y piercings también podrían usarse para crear nuevos sistemas de comunicación , "concluye el Dr. Muramatsu.

Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Universidad de Ciencias de Tokio . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.

Referencia de la revista :

1. Dairoku Muramatsu, Ken Sasaki. Análisis de transmisión en la comunicación del cuerpo humano para dispositivos portátiles montados en la cabeza . Electrónica , 2021; 10 10: 1213 DOI: 10.3390 / electrónica10101213