《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Wi-Fi技術(shù)植入式醫(yī)療電子裝置聯(lián)網(wǎng)的難題已解決

2019-12-17
來源:電子發(fā)燒友

  美國華盛頓大學的研究人員開發(fā)了一種他們稱之為“間散射通信”的技術(shù),反向散射或反射像是空氣中的藍牙等現(xiàn)存信號,將無線傳輸由某種技術(shù)轉(zhuǎn)變成另一種;華盛頓大學的電子工程與計算機科學系團隊,還首度展示了藍牙傳輸如何能被用來建立兼容Wi-Fi與ZigBee的信號。

  也就是說,這種技術(shù)能為功率受限的設(shè)備例如醫(yī)療植入設(shè)備帶來與其他設(shè)備透過標準Wi-Fi通信“交談”的能力。上述論文共同作者、華盛頓大學電子工程系博士生Vikram Iyer表示,可以想象一下例如智能隱形眼鏡、大腦植入設(shè)備或是信用卡等尺寸微小的設(shè)備:“它們無法使用藍牙或是Wi-Fi芯片,因為會消耗太多功率在產(chǎn)生它們自己的無線電信號上?!?/p>

  “間散射通信”并不需要產(chǎn)生自己的無線電信號,那些間散射設(shè)備能把鄰近設(shè)備例如智能手表所傳輸?shù)臒o線信號“回收再利用”;Iyer解釋:“我們讓像是智能手表、智能手機等設(shè)備來做耗電量較大的產(chǎn)生無線電信號工作,然后低功率的隱形眼鏡、植入設(shè)備或是信用卡等,就能以一種將它們自己的數(shù)據(jù)編碼的方法來反射該信號?!?/p>

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  Iyer補充指出,這種間散射組件的傳輸并不是正常的無線電,只是一個鏈接到天線的開關(guān)(switch):“開啟與關(guān)閉這個開關(guān),讓我們能改變天線反射能量的方式;只要透過切換開關(guān)到正確的速率(rate),我們的間散射組件就能反射由像是智能手表等設(shè)備產(chǎn)生的藍牙信號,讓它看起來就像是能用手機接收的Wi- Fi封包。”

  20160823-WIFI-1 “間散射”通信能利用日常所見行動設(shè)備產(chǎn)生低功耗Wi-Fi傳輸;例如圖中來自智能手表(左)的藍牙信號,能為大腦植入設(shè)備(右)透過Wi-Fi傳輸數(shù)據(jù)到智能手機(來源:Mark Stone,華盛頓大學)

  例如該團隊示范利用智能手表把一個藍牙信號傳輸?shù)脚鋫淞颂炀€的智能隱形眼鏡,為了制作一塊能寫入新訊息的“白板”,華盛頓大學團隊開發(fā)了一種方法把藍牙傳輸變成能被進一步操縱與轉(zhuǎn)換的“單頻(single tone)”信號。透過反向散射該單頻信號,隱形眼鏡能將數(shù)據(jù)編碼(例如所收集的健康信息)到智能手機、平板設(shè)備或筆記本電腦可閱讀的標準Wi-Fi封包。

  對植入式醫(yī)療設(shè)備來說,維持電池續(xù)航力至關(guān)重要;“如果你的植入設(shè)備內(nèi)有無線電會很快消耗電池電力,可能得動手術(shù)才能換電池;”lyer表示:“而像是隱形眼鏡那么小的東西,若配備微型電池甚至恐怕不足以供應(yīng)一般Wi-Fi或藍牙芯片所需電力?!彼赋觯g散射能讓那些植入設(shè)備擁有Wi-Fi功能,而且所需電力是那些普通Wi-Fi芯片的萬分之一。

  許多植入設(shè)備到目前為止都無法傳送訊息,因為它們的尺寸以及被裝在人體內(nèi),無法利用Wi-Fi將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄苁謾C或其他行動設(shè)備上;Iyer表示,賦予植入式設(shè)備與其他設(shè)備溝通的能力:“可以改變我們管理慢性疾病的方式;舉例來說,隱形眼鏡能被用來透過淚液監(jiān)測糖尿病患者的血糖值,并在血糖值降低時發(fā)送通知到手機上?!?/p>

  在被問到為何該團隊選擇反射藍牙信號時,Iyer的回答是:“因為藍牙被行動設(shè)備廣泛采用,其移頻鍵控(frequency shift keying)通信協(xié)議,使其能容易利用我們的技術(shù)轉(zhuǎn)換成Wi-Fi;”他補充指出:“我們認為把藍牙變成Wi-Fi很酷,因為后者的數(shù)據(jù)傳輸速率很高。我們也證實能用同樣的技術(shù)把藍牙變成ZigBee,甚至是另一個不同的藍牙封包?!?/p>


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