Les appareils portables modernes sont le résultat de grands progrès dans la miniaturisation et les communications sans fil. Maintenant que ces appareils peuvent être encore plus petits et plus légers sans perte de fonctionnalité, il est probable qu’une grande partie de l’électronique de la prochaine génération tournera autour de la technologie portable.
Cependant, pour que les appareils portables transcendent véritablement les portables, nous devrons repenser la manière dont les appareils communiquent entre eux en tant que « réseaux corporels sans fil » (ou WBAN). L’approche habituelle consistant à utiliser une antenne pour émettre des signaux dans la zone environnante tout en espérant atteindre un récepteur ne le coupera pas pour les appareils portables.
Mais, cette méthode de transmission demande non seulement beaucoup d’énergie, mais peut également être dangereuse du point de vue de la cybersécurité. De plus, le corps humain lui-même constitue également un obstacle important car il absorbe les rayonnements électromagnétiques et bloque les signaux.
Mais quelles alternatives avons-nous pour la technologie portable ? Une approche prometteuse est la « communication du corps humain » (HBC), qui consiste à utiliser le corps lui-même comme moyen de transmettre des signaux. L’idée principale est que certains champs électriques peuvent se propager à l’intérieur du corps de manière très efficace sans fuite dans la zone environnante. En connectant des appareils portés sur la peau avec des électrodes, nous pouvons leur permettre de communiquer entre eux en utilisant des fréquences relativement plus basses que celles utilisées dans les protocoles sans fil conventionnels comme Bluetooth. Cependant, même la recherche sur HBC a commencé plus de deux décennies, cette technologie n’a pas été utilisée à grande échelle.
Pour explorer tout le potentiel de HBC, des chercheurs japonais, dont le Dr Dairoku Muramatsu de l’Université des sciences de Tokyo et le professeur Ken Sasaki de l’Université de Tokyo, se sont concentrés sur l’utilisation de HBC pour une utilisation encore inexplorée : les aides auditives binaurales. Ces aides auditives se présentent par paires, une pour chaque oreille, et améliorent considérablement l’intelligibilité et la localisation du son pour le porteur en communiquant entre elles pour s’adapter au champ sonore.
Parce que ces aides auditives sont en contact direct avec la peau, elles constituent une parfaite application candidate pour HBC. Dans une étude récente publiée dans la revue Électronique, les chercheurs ont étudié, grâce à des simulations numériques détaillées, comment les champs électriques émis par une électrode dans une oreille se distribuent dans la tête humaine et atteignent une électrode réceptrice sur l’oreille opposée, et s’ils pourraient être exploités dans un système de communication numérique.
En effet, les chercheurs avaient précédemment mené une étude expérimentale sur l’HBC avec de vrais sujets humains, dont les résultats ont également été publiés dans Électronique.
En utilisant des modèles de corps humain de différents degrés de complexité, les chercheurs ont d’abord déterminé la meilleure représentation pour garantir des résultats précis dans leurs simulations, puis une fois cela réglé, ils ont commencé à explorer les effets de divers paramètres et caractéristiques du système, comme le dit le Dr Muramatsu. « Nous avons calculé les caractéristiques d’impédance d’entrée des électrodes de l’émetteur-récepteur, les caractéristiques de transmission entre les émetteurs-récepteurs et les distributions de champ électrique dans et autour de la tête. De cette manière, nous avons clarifié les mécanismes de transmission du système HBC proposé.«
Enfin, avec ces résultats, ils ont déterminé la meilleure structure d’électrode parmi celles qu’ils ont testées. Ils ont également calculé les niveaux d’exposition électromagnétique causés par leur système et ont constaté qu’il serait totalement sans danger pour les humains, selon les normes de sécurité modernes.
Dans l’ensemble, cette étude met en valeur le potentiel de l’HBC et étend l’applicabilité de cette technologie prometteuse. Après tout, les aides auditives ne sont que l’un de tous les appareils sans fil modernes portés sur la tête. Par exemple, HBC pourrait être implémenté dans des écouteurs sans fil pour leur permettre de communiquer entre eux en utilisant beaucoup moins d’énergie. De plus, comme les ondes radio utilisées dans HBC s’atténuent rapidement à l’extérieur du corps, les appareils à base de HBC sur des personnes distinctes pourraient fonctionner à des fréquences similaires dans le même espace sans provoquer de bruit ni d’interférence.
Avec nos résultats, nous avons fait de grands progrès vers des systèmes de communication fiables et de faible puissance qui ne se limitent pas aux prothèses auditives, mais également applicables à d’autres appareils portables montés sur la tête. De plus, des accessoires tels que des boucles d’oreilles et des piercings pourraient également être utilisés pour créer de nouveaux systèmes de communication. »
Dr Dairoku Muramatsu, Université des sciences de Tokyo
