手机植入物是如何工作的

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颌骨可以将牙齿的振动传递到耳朵。

2002年11月,伦敦皇家艺术学院(Royal College of Art)的设计师们设计出了世界上第一款智能手机,登上了新闻头条手机植体。他们的设计包括一个小芯片,里面有一个接收器和一个传感器。接收器可以接收手机信号,换能器可以将它们转化为振动。乐动体育网站5.0

一旦植入人的臼齿,换能器就会引起牙齿振动广播信号。颌骨的物理结构将牙齿的振动传递到内部耳朵在那里,用户和其他人都无法将它们乐动体育网站5.0视为声音。植入物的设计者用一个振动棒对这一原理进行了戏剧性的演示。参与者证实,他们可以通过牙齿听到晶莹剔透的声音。

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设计师们在演示中使用了一根魔杖,而不是植入物本身,因为植入物实际上并不存在。那只是个概念,不是真正的设备。此外,它并不是真正意义上的手机——它更像是一台蓝牙现在常用的耳机。它没有拨号、存储电话号码的机制,也没有电话能做的任何其他事情,只是把声音传递给听者。理论上的植入设计甚至不允许用户与电话另一端的一方通话。

尽管它实际上并不是一部能用的手机,但皇家艺术学院的这个项目让人们开始思考可植入手机技术。乐动-软件自从手机上市以来,它们已经变得小了很多,所以一个小到可以放进人体内的手机似乎是不可避免的。最近,小巧实用的蓝牙耳机在市场上大出风头,这也让许多人觉得可以进行谨慎的永久性植入。

但是,尽管它们比过去小了很多,现代手机仍然太大了,无法装进你的身体里。即使是最小的蓝牙耳机也太大了,只能装在你的腹部或胸部。在这两个地方,手机既不实用,又不方便,还很危险。乐动体育网站5.0在一般情况下,植入一个需要大手术麻醉

由于这些原因,开发人员不得不对现有的手机设计进行大量修改,以创建一个完整的、可工作的手机植入程序。手机植入技术不是将单个芯片植入人的皮肤下模块化在设计。植入手术需要几个单独的小切口和局部麻醉。不同的纹身块通过灵活的电路和导电纹身墨水相互交流,每一个纹身块都经过特别设计,尽可能小而舒适。乐动体育网站5.0

在本文中,我们将研究手机植入的所有部分以及它们是如何相互通信的。我们还将研究让手机成为身体一部分的利与弊。

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手机植入模块

如果你移除手机它的塑料外壳,你会发现里面有各种各样的电子元件。许多芯片和设备连接到印刷电路板上。这些包括:

有些模型全球定位系统(GPS)而且蓝牙接收器。许多新手机也有内置功能数码相机镜头和传感器,以及存储图片和视频的空乐动体育网站5.0间。有些手机甚至有存储和播放所需的电路和存储空间mp3.手机的部件越多,功能就越强大,也就越大电池必须如此。在许多手机中,电池几乎和它所供电的印刷电路板一样大。

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电路板、组件和电池加起来占了手机体积的一半左右。其余部分来自屏幕、按键和塑料外壳。由于植入物必须比传统手机小得多,所以制造这种手机的第一步就是去掉这三个元素。乐动体育网站5.0由于这个原因,手机植入物没有典乐动体育网站5.0型的用户界面(UI).它使用的是人的身体。

取代键盘的是六轴压电加速度计附着的角度下颌骨或者颌骨。这个加速度计可以检测到颌骨何时打开、关闭或左右移动。由于下巴随着头部移动,加速度计也能检测到头部的运动。它利用晶体在改变形状时产生电脉冲来做到这一点。你可以阅读Nike + iPod是如何工作的了解更多关于这些晶体的知识。

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植入物的开关

在接受手机植入后,用户可以学习一系列的头部和下巴手势控制手机。这类似于老式pda使用的手写笔速记。它也有点像手语,但它用的是头和下巴,而不是手。在开始一个手势之前,用户触摸一个小开/关开关耳突位于乳突上,耳后和耳下头骨上的一个骨突出。乐动体育网站5.0这让植入体知道已经为用户的输入做好了准备,并防止它将普通的对话或动作误认为是手势。用户也可以通过按住开关三秒钟来完全关闭植入物。

植入手机的模块被植入皮肤和下巴。"width=
植入手机的模块被植入皮肤和下巴。

在一个手势中,一个灵活的电路和导乐动体育网站5.0电墨水将加速度计的电脉冲传递到植入体的微处理器上,它位于耳后。这个处理器,由一个柔性薄膜晶体管它是一种定制的部件,精确地位于耳后的软骨上。处理器使用查找表存储在附近的ROM芯片上,使人的动作与手机的命令相匹配。如果一个人做出“四”的手势,处理器就会在查找表中找到相应的电脉冲模式。然后在a中保存数字4内存缓冲区直到所有手势都完成。一个植入无线电频率发射机使用无线电波发送数据。这些数据就像普通的手机数据一样移动手机的工作原理了解这个过程。

键盘只是手机典型用户界面的一部分。在下一节中,我们将了解没有屏幕的手机植入物是如何工作的。

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适应组件

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压电换能器环

早期的手机植入原型的屏幕是用有机发光二极管被植入手背。然而,这个系统有一些缺点:

  • 手部受伤,暴露在极端天气下,甚至过度洗手都会迅速导致屏幕故障。
  • OLED需要自己的电池和充电系统。
  • 用户表示担忧,不断存在广播波浪在头部和手掌之间传播会导致健康问题。

开发人员拒绝了一个独立的、不可植入的屏幕的想法,理由是它使手机不能成为真正的植入物。它还消除了植入物的一个主要好处。对于一个独立的屏幕,人们仍然有一个必须随身携带的组件,可能会忘记或丢失。

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最后,开发人员决定制造植入物演讲者代替屏幕。定制的扬声器是一个薄薄的新月形压电传感器,或当暴露在电脉冲时改变形状的物体。它能装进墙里耳朵刺激邻近的皮肤鼓膜或耳膜。鼓膜接收这些振动,以及用户的振动乐动体育网站5.0大脑把它们解释为声音。

扬声器,像加速度计,依赖于查找表位于向用户提供声音反馈。例如,当一个人做“八”的手势时处理器使用一个查找表来解释手势,使用另一个查找表来确定播放哪个声音。然后,说话者播放单词“8”。这使得植入物可以通过声音确认用户的每个手势,减少误拨号码和其他错误。压电扬声器还将对话的另一端传递给用户。

为了减少处理器和内存需求在美国,该设备依赖于记录的响应,而不是文本转语音技术。乐动-软件植入的ROM预装:

  • 字母表中的所有字母,用来传递短信
  • 磅,星号,数字0到9
  • 短语“联系紧急服务”,与用于拨打的紧急手势配对9-1-1
  • 基本命令,如“挂断”,“开始新呼叫”和“检查语音邮件”

ROM芯片,以及植入物中使乐动体育网站5.0用的其他集成电路,看起来很像你在典型的手机中找到的芯片。射频发射机和接收机、处理器和模数转换器都是直接连接到柔性电路上的相对扁平的小芯片。最明显的区别是,这些芯片通常是圆形的,而不是完全的正方形或矩形。这使得它们不那么突兀,而且在皮肤下面更舒服。

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许多手机植入组件的边缘是圆形的,而不是完全的方形。

在大多数情况下,这些组件是不明显的。它们不会摩擦眼镜耳机,也不会卡住头发。然而,有两个成分会给戴耳环的人带来困难。这种植入物的麦克风就在人耳垂下部的皮肤下。耳环的重量压在麦克风上,使其透过皮肤可见,并引起不适。植入物的天线导线是否与曲线相匹配耳廓或耳朵的外部部分。一些用户发现,耳环沿着耳廓佩戴,植入后会变得不舒服,尤其是如果它们摩擦耳廓上方的皮肤。

植入手机的天线沿着耳廓安装。"width=
植入手机的天线沿着耳廓安装。

接下来,我们将看看保持这个系统运行的电池电量。

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电源和信号

植入手机的麦克风很小,可以装在耳垂上。"width=
植入手机的麦克风很小,可以装在耳垂上。

制造小型麦克风和微芯片的边缘相对容易。另一方面,为植入的电子设备供电却不是。最新的手机使用不适合植入人体的锂离子电池。首先,它们太大了——大多数手机电池虽然相对较薄,但至少有几英寸宽。乐动体育网站5.0其次,电池越紧凑,其内部部件就越薄,也越容易发生故障。第三,即使是最高效的手机电池在通话过程中也会很快失去电量。它们必须经常充电,有时一次充电几个小时。最后,普通的手机电池在这种情况下是不安全的。

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起搏器
公共领域图像

开发人员首先求助于医疗技术来解决电池问题。乐动-软件建议的解决方案包括起搏器电池它可以为一个人的心脏起搏器提供数年的能量。然而,这些电池使用的是碘化锂,而不是锂和碳的组合锂离子电池,结果是太贵了。此外,心脏起搏器使用相乐动体育网站5.0对少量的电力,每隔一段时间给予,以保持人的心脏有规律地跳动。另一方面,手机需要持续的电源。开发者的电池已经没电了,没有办法给它们充电。

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第二次尝试是将一组非常小的电池串联在人的头皮下。用户可以使用电感耦合,同样的方法用于充电最多电动牙刷.充电线以磁性连接在阵列上,不会刺穿皮肤。不幸的是,完全给耗尽的电池充电需要几个小时,早期测试小组的成员抗议说,在这段时间里必须呆在一个地方。乐动体育网站5.0那些试图在睡觉时充电的人经常会不小心把充电线弄断,或者做生动而令人不安的梦。

手机植入的柔性电池阵列"width=
手机植入的柔性电池阵列

最后,开发人员决定,最好的选择是使用人体自身的能量为植入物的电池充电。他们创建了一个塞贝克效应能把体热转化为电能的条。这种设备是一种弯曲的条乐动体育网站5.0状物,安装在耳朵和头皮之间,是植入物唯一的外部组件。它的正极和负极都是密封的,以防止水进入和腐蚀,它们可以穿透带材顶部的皮肤。通过提起贴片底部的微型嵌入式插销,使用者可以将贴片从皮肤上拉出来进行清洁。

这种充电条使用两层独立的金属将人的耳朵变成一个热电发生器.与皮肤接触的那块金属比与空气接触的那块要热。这就产生了一个热电偶,产生电流。手表制造商使用了类似的系统来制造自动充电的手表。

植入物的充电系统连接到一个串行阵列电池在使用者头皮下以网格状排列。这种电池又小又圆,所以它们不像大多数手机中使用的大而扁平的电池那样突兀。热电偶带也非常低调,但它会导致眼镜和太阳镜稍微倾斜,需要调整耳机。

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定制装配前的塞贝克效应发生器

塞贝克效应发电机可以不断地为人体植入电池充电,所以不需要插上电源。然而,如果在长时间的通话中电池电量耗尽,发电机可能需要几天时间才能使电池恢复到最大电量。这是手机植入设备仍然面临的挑战之一。我们将在下一节中讨论其他内容。

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手机植入的利弊

接收短信需要用户仔细记录。"width=
接收短信需要用户仔细记录。

这种塞贝克效应充电系统通常可以维持手机植入设备的正常运行。然而,延长的充电时间会迫使用户限制通话时长或短时间内拨打的电话数量。的电池电源和相对较小的可用于植入组件的可用空间也减少了手机可以拥有的铃声和口哨的数量。例如,由于没有屏幕,你不能用植入的手机拍照、看电影或玩游戏。

你也不能得到逐圈图全球定位系统(GPS)因为该系统没有GPS接收器。然而,在美国,当人们拨打电话时,移动电话必须能够将其位置传输到公共安全应答点9-1-1.当一个人使用手机植入物拨打9-1-1时,手机网络会根据信号与两个或多个信号塔的接近角度来确定用户的位置。这种位置追踪功能引起了隐私倡导者的担忧。对于一些人来说,一种可以报告一个人的位置的永久嵌入式设备的想法可能会令人不安。

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这种植入物确实保留了一个常用的手机功能短信消息。不过,发送短信的过程有点复杂。用户必须先按下开/关开关,然后用正确的手势激活手机的短信模式。然后,他必须为消息中的每个字母做一个手势,然后再做一个表示消息结束的手势。接下来的一系列手势让植入体知道该向哪个号码发送信息。当收到信息时,植入程序会逐字逐句地读取输入的数据,因此用户最好随身携带笔和纸,这样他们就能理解自己的信息。

开发人员最初打算使用植入舌头的压电加速度计来提供用户界面。这样一来,用户的乐动体育网站5.0所有手势都可以在他自己的嘴里私密地进行。然而,将传感器连接到电路的其余部分被证明是一个挑战。早期研究中的使用者经历了较长的恢复期、持续肿胀和言语清晰度降低。由于舌头几乎不间断的运动,以及舌头和耳朵之间的距离,连接电路很容易出现故障。

这导致他们决定将加速度计放在下颚骨上,并使用头部和下巴手势。尽管设计者说这个系统很容易学习,但许多用户说使用它让他们感到难为情。常见的类比包括感觉像一头牛在反刍,或者像20世纪80年代的头发金属场景中的废品。此外,一些用户报告说,他们在洗澡、梳头、戴耳环或执行其他任务时按下开关,导致植入设备将普通动作理解为手势。在某些情况下,这会导致电池电量耗尽,因为用户在不知情的情况下将私人对话和敏感活动传输到朋友或亲戚的语音信箱。

此外,植入物还带有一些安全防范措施。由于植入物的金属部件,使用者无法进行核磁共振检查。电子元件和电池都是密封的,但由于事故中密封失效或损坏,有少数人受伤。此外,一些用户报告了过乐动体育网站5.0敏反应,电池上有肿胀或秃斑,这是正常毛发生长下唯一安装的组件。

尽管存在这些挑战,手机植入的成功为其他各种可植入电子设备打开了大门。这些包括MP3播放器,计步器和数码相机

以“伏尔泰”品牌出售的手机植入装置将于2007年4月上市。要了解更多关于手机植入物、其他类型的手机和相关设备的信息,请点击下一页的链接。

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来源

  • 钻,詹姆斯。"吉米·洛伊索的音频植入牙"在RCA设计交互。皇家艺术学院。(3/7/2007) http://www.interaction.rca.ac.uk/people/staff/james-auger/ projects/project1.html
  • 公民。环保热。2001年3月。(3/7/2007) http://www.citizen.co.jp/english/release/01/03basel/thermo.htm
  • 索坎,奥汉博士。“植入式医疗设备电源”(3/7/2007) http://www.touchbriefings.com/pdf/753/mdev02_p_soykan.pdf
  • T. J. Quinn,“热电偶”,见AccessScience@McGraw-Hill。http://www.accessscience.com, DOI 10.1036/1097-8542.690500,最近修改:2002年8月16日。(3/7/2007)
  • 空军研究实验室。“AFRL月度成就报告。”2004年7月。(3/7/2007) http://www.afrl.af.mil/accomprpt/jul04/accompjul04.asp
特色

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