Imaginea unui porc prăjit.
Mări / După ce ați terminat testarea, puteți seta emițătorul pe „prăjire”.

Deși stimulatoarele cardiace au condus calea, cred că este rezonabil să ne așteptăm ca corpurile noastre umane să ajungă să conțină multe alte dispozitive active. Acestea ar putea însemna implanturi pe termen lung care oferă ajutor organelor problematice sau ar putea fi dispozitive temporare care furnizează dovezi pentru a diagnostica o afecțiune sau a livra medicament într-o anumită locație. Multe dintre aceste dispozitive ar trebui să poată comunica cu lumea exterioară, ceea ce s-a dovedit a fi mai dificil decât se aștepta. Totuși, soluția poate fi la fel de simplă ca să-ți schimbi tricoul.

Am fost surprins să aflu că dispozitivele medicale interne consumă niveluri relativ ridicate de putere pe măsură ce comunică cu lumea exterioară. Nu este că lucrurile precum Bluetooth-ul cu consum redus de energie nu funcționează, ci folosesc mult mai multă putere atunci când transmit din interiorul corpului decât în ​​afara corpului. Problema se dovedește a fi ceva numit „reflecție internă totală”.

Cu totul în reflecție

Poate vă amintiți că ați aflat despre legea lui Snell și despre reflectarea internă totală la școală, dar, dacă nu, nu vă faceți griji – sunt un explicator instruit. Când lumina călătorește pe o interfață între două materiale, direcția de călătorie se va schimba. Trecând de la ceva de genul aer la sticlă, va rezulta o rază de lumină care se deplasează mai aproape de perpendicular pe interfață. Dar trecerea de la sticlă la aer duce la o rază de lumină care se termină cu un unghi mai aproape de paralel. Dacă unghiul razei în aer este deja aproape de paralel cu interfața, raza de lumină din sticlă nu se poate îndoi suficient de departe; în schimb, este reflectat. De când unda de lumină este interior paharul, ne referim la aceasta ca la o reflectare internă totală.

Undele radio și microundele sunt doar undele de lumină cu o lungime de undă mult mai lungă. Legea lui Snell se aplică în continuare și încă se întâmplă reflecția internă totală. Pentru emițătorii cu utilizare normală, reflectarea internă totală nu apare aproape niciodată.

Dar pentru un dispozitiv medical, emițătorul se află în interiorul corpului tău. Când rupem undele radio emise de emițător în raze, toate sunt orientate spre exterior de la emițător într-un unghi cu celălalt. Multe dintre acele raze sunt complet reflectate la nivelul pielii. Și pentru că un corp este aproximativ eliptic, unda reflectată va lovi corpul într-o altă locație în care va fi reflectată din nou în totalitate internă (orice reflectare mai mare de opt grade de la perpendicular va fi reflectată). Valul pur și simplu nu poate părăsi corpul.

Pentru a o spune mai tehnic: radiația Bluetooth va fi transmisă în mod eficient numai dacă curbura undelor emise se potrivește cu curbura pielii (adică toate razele se lovesc în unghi drept cu suprafața). Acest lucru se întâmplă să fie greu de aranjat pentru o antenă minusculă într-un dispozitiv care, prin design, se mișcă.

Deschiderea unei rute de evadare evanescente

Pentru a rezolva această problemă, un grup de cercetători a revenit la ceea ce știm despre reflecția internă totală. Fizica procesului de reflecție nu se limitează complet la interfață. Valul atinge interfața și o cantitate mică din acesta rămâne puțin pe cealaltă parte înainte de a fi aspirat din nou în material și trimis în drum. Acest bit din partea greșită a interfeței se numește undă evanescentă și moare repede pe măsură ce ne îndepărtăm de suprafață.

Dacă unda evanescent lovește o altă interfață (de exemplu, o altă persoană apropiată), unda poate începe să se propage din nou (în interiorul corpului celei de-a doua persoane). Acest val ar putea fi detectat dacă nu ar fi fost de fapt în corpul cuiva. Așeza antenele Wi-Fi în pungi cu apă presată pe piele ar funcționa (corpul uman este în mare parte apă), dar pe măsură ce soluțiile merg, nu este foarte elegant și cu siguranță nu este confortabil de purtat.

Deci, cercetătorii au mers cu o alternativă. Soluția lor este de a crea îmbrăcăminte care are tipare imprimate din cerneală conductivă. Aceste tipare sunt construite în așa fel încât ele să radiaze colectiv valul evanescent, ca și cum punga cu apă ar fi fost acolo.

Desigur, acesta nu este un fel de experiment pe care îl poți efectua imediat pe oameni, astfel că cercetătorii au folosit un porc mort purtând în schimb un tricou tipărit. Au plasat un transmițător Bluetooth în interiorul porcul și au măsurat durata de viață a bateriei, puterea semnalului și latența. Puterea semnalului a fost și mai mare comparativ cu un porc gol, în timp ce la o putere scăzută a transmițătorului, latența a fost redusă cu un factor de trei. Durata de viață a bateriei a crescut, de asemenea, de la 50 de ore la 70 de ore.

În viitor, fii atent la persoanele care poartă tricouri metalice cu model ciudat. Ei vor fi următoarea generație de hipster, pe niște medicamente serioase sau ambele.

Revista fizică aplicată, 2019, DOI: 10.1103 / PhysRevApplied.12.054020 (Despre DOI)

Sursa articol

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here