Comment la cellule | Groupe de cordons de raccordement Jilin

En novembre 2002, les designers du Royal College of Art de Londres ont fait la une des journaux après avoir proposé le premier implant de téléphone portable au monde. Leur conception impliquait une petite puce qui abritait un récepteur et un transducteur. Le récepteur pourrait capter les signaux du téléphone portable et le transducteur pourrait les traduire en vibrations.

Une fois implanté dans la molaire d'une personne, le transducteur fait vibrer la dent en réponse à des signaux radio. La structure physique de la mâchoire transportait les vibrations de la dent vers l'oreille interne, où l'utilisateur, et personne d'autre, ne pouvait les percevoir comme un son. Les concepteurs de l'implant ont fait des démonstrations spectaculaires de ce principe à l'aide d'une baguette vibrante. Les participants ont confirmé qu'ils pouvaient entendre des voix cristallines à travers leurs dents.

Les concepteurs ont utilisé une baguette pour les démonstrations plutôt que l'implant lui-même car l'implant n'existait pas réellement. C'était un concept, pas un véritable appareil. De plus, ce n'était pas vraiment un téléphone - c'était plutôt l'un des écouteurs Bluetooth couramment utilisés aujourd'hui. Il n'avait aucun mécanisme pour composer, stocker des numéros de téléphone ou quoi que ce soit d'autre qu'un téléphone puisse faire, autre que de relayer des sons à l'auditeur. La conception théorique de l'implant ne permettait même pas à l'utilisateur de parler à la personne à l'autre bout de la ligne.

Même s'il ne s'agissait pas vraiment d'un téléphone fonctionnel, le projet du Royal College of Art a amené les gens à réfléchir à la technologie des téléphones implantables. Les téléphones portables sont devenus beaucoup plus petits depuis leur arrivée sur le marché, donc un téléphone suffisamment petit pour tenir à l'intérieur d'une personne semble inévitable. La prépondérance récente de minuscules oreillettes Bluetooth fonctionnelles a également rendu l'idée d'un implant discret et permanent viable pour beaucoup de gens.

Mais même s'ils sont beaucoup plus petits qu'avant, les téléphones portables modernes sont encore beaucoup trop gros pour tenir dans votre corps. Même les plus petites oreillettes Bluetooth sont vraiment trop grandes pour tenir ailleurs que sur votre abdomen ou votre poitrine. Dans l'un ou l'autre de ces endroits, un téléphone portable serait peu pratique, peu pratique et dangereux. Leur implantation nécessiterait des interventions chirurgicales majeures sous anesthésie générale.

Pour ces raisons, les développeurs ont dû apporter de nombreuses modifications aux conceptions de téléphones portables existantes pour créer un implant de téléphone portable complet et fonctionnel. Plutôt que d'utiliser une seule pièce insérée sous la peau d'une personne, les implants de téléphone portable sont de conception modulaire. L'implantation nécessite plusieurs petites incisions séparées et une anesthésie locale. Les différentes pièces communiquent entre elles à l'aide de circuits flexibles et d'encre de tatouage conductrice, et chaque pièce est spécialement conçue pour être aussi petite et confortable que possible.

Dans cet article, nous examinerons toutes les parties de l'implant de téléphone portable et comment elles communiquent entre elles. Nous examinerons également les avantages et les inconvénients d'intégrer votre téléphone à votre corps.

Les étudiants du Royal College of Art ont fait la démonstration d'un concept d'implant de téléphone portable en 2002, mais c'est tout. Maintenant que le 1er avril est passé, nous admettrons que cet article est absolument faux... pour l'instant.

Si vous retirez l'extérieur en plastique d'un téléphone portable, vous trouverez toutes sortes de composants électroniques à l'intérieur. De nombreuses puces et dispositifs se fixent sur une carte de circuit imprimé. Ceux-ci inclus:

Certains modèles sont équipés de récepteurs GPS et Bluetooth. De nombreux nouveaux téléphones disposent également d'objectifs et de capteurs d'appareils photo numériques intégrés, ainsi que d'un espace de stockage pour les photos et les vidéos. Certains téléphones disposent même des circuits et de l'espace de stockage nécessaires pour stocker et lire des MP3. Plus il y a de pièces et plus les capacités du téléphone sont impressionnantes, plus la batterie du téléphone doit être grande et solide. Dans de nombreux téléphones portables, la batterie est presque aussi grande que la carte de circuit imprimé qu'elle alimente.

Ensemble, le circuit imprimé, ses composants et la batterie représentent environ la moitié de la masse du téléphone. Le reste vient de l'écran, des touches et du boîtier extérieur en plastique. Puisqu'un implant doit être beaucoup plus petit qu'un téléphone portable traditionnel, une bonne première étape pour en fabriquer un consiste à se débarrasser de ces trois éléments. Pour cette raison, un implant de téléphone portable n'a pas d'interface utilisateur (UI) typique. Il utilise le corps de la personne à la place.

À la place d'un clavier, un accéléromètre piézoélectrique à six axes est fixé à l'angle de la mandibule ou de la mâchoire. Cet accéléromètre peut détecter quand la mâchoire s'ouvre et se ferme ou se déplace d'un côté à l'autre. Étant donné que la mâchoire bouge avec la tête d'une personne, l'accéléromètre détecte également les mouvements de la tête. Pour ce faire, il utilise des cristaux qui créent des impulsions électriques lorsqu'ils changent de forme. Vous pouvez lire Comment fonctionne le Nike + iPod pour en savoir plus sur ces cristaux.

Après avoir reçu l'implant de téléphone portable, l'utilisateur apprend une série de gestes de la tête et de la mâchoire qui contrôlent le téléphone. Ceci est similaire à la sténographie du stylet utilisée avec les anciens PDA. C'est aussi un peu comme le langage des signes, mais il utilise la tête et la mâchoire au lieu des mains. Avant de commencer un geste, l'utilisateur touche un petit interrupteur marche/arrêt situé sur l'apophyse mastoïdienne, une saillie osseuse sur le crâne juste derrière et sous l'oreille. Cela permet à l'implant de savoir qu'il est prêt pour l'entrée de l'utilisateur et l'empêche de confondre une conversation ou un mouvement ordinaire avec des gestes. L'utilisateur peut également éteindre complètement l'implant en maintenant l'interrupteur enfoncé pendant trois secondes.

Lors d'un geste, un circuit souple et une encre conductrice acheminent les impulsions électriques de l'accéléromètre vers le microprocesseur de l'implant, situé à l'arrière de l'oreille. Ce processeur, composé d'un transistor à couche mince flexible, est une pièce ajustée sur mesure qui repose précisément le long du cartilage à l'arrière de l'oreille. Le processeur utilise une table de recherche stockée sur une puce ROM à proximité pour faire correspondre les mouvements d'une personne avec les commandes du téléphone portable. Si une personne fait le geste pour "quatre", le processeur trouve le modèle correspondant d'impulsions électriques dans la table de recherche. Il conserve ensuite le numéro quatre dans une mémoire tampon jusqu'à ce que tous les gestes soient terminés. Un émetteur radiofréquence (RF) implanté envoie les données à l'aide d'ondes radio. Ces données se déplacent comme les données ordinaires d'un téléphone portable - consultez Comment fonctionnent les téléphones portables pour en savoir plus sur le processus.

Le clavier n'est qu'une partie de l'interface utilisateur typique d'un téléphone portable. Découvrez comment les implants de téléphone portable se débrouillent sans écran dans la section suivante.

Si votre téléphone portable actuel est équipé d'un écran LCD, il utilise probablement des transistors à couches minces (TFT) pour alimenter ses pixels. Les TFT utilisés dans les implants de téléphones portables sont cependant un peu différents. Le TFT d'un écran LCD se trouve sous une vitre, il est donc rigide. Les TFT utilisés dans les implants de téléphones portables, en revanche, sont fixés à un film flexible. Cette technologie, développée par le laboratoire de recherche de l'US Air Force, était à l'origine destinée à fournir aux soldats des écrans flexibles et portables.

Les premiers prototypes d'implants de téléphones portables avaient des écrans fonctionnels fabriqués à partir de diodes électroluminescentes organiques (OLED) implantées dans le dos de la main. Cependant, ce système présentait plusieurs inconvénients :

Les développeurs ont rejeté l'idée d'un écran autonome non implantable au motif qu'il empêchait le téléphone d'être un véritable implant. Il a également éliminé l'un des principaux avantages de l'implant. Avec un écran autonome, les gens avaient toujours un composant qu'ils devaient transporter et pouvaient potentiellement oublier ou perdre.

Au final, les développeurs ont décidé de faire en sorte que le haut-parleur de l'implant remplace l'écran. Le haut-parleur personnalisé est un mince croissant de transducteurs piézoélectriques, ou des objets qui changent de forme lorsqu'ils sont exposés à des impulsions électriques. Il s'insère à l'intérieur de la paroi du conduit auditif et stimule la peau près de la membrane tympanique, ou tympan. Le tympan capte ces vibrations et le cerveau de l'utilisateur les interprète comme un son.

Le haut-parleur, comme l'accéléromètre, s'appuie sur une table de recherche située dans la ROM pour fournir une rétroaction audible à l'utilisateur. Par exemple, lorsqu'une personne fait le geste pour "huit", le processeur utilise une table de correspondance pour interpréter le geste et une autre pour déterminer le son à jouer. Ensuite, le haut-parleur joue le mot "huit". Cela permet à l'implant de confirmer de manière audible chacun des gestes de l'utilisateur, réduisant ainsi les numéros mal composés et autres erreurs. Le haut-parleur piézoélectrique relaie également l'autre extrémité de la conversation à l'utilisateur.

Afin de réduire les besoins en processeur et en mémoire, l'appareil s'appuie sur des réponses enregistrées plutôt que sur la technologie de synthèse vocale. La ROM de l'implant est préchargée avec :

Les puces ROM, ainsi que les autres circuits intégrés utilisés dans l'implant, ressemblent beaucoup à ceux que vous trouveriez dans un téléphone portable typique. L'émetteur et le récepteur RF, les processeurs et les convertisseurs analogique-numérique sont tous de petites puces relativement plates qui se fixent directement sur les circuits flexibles. La différence la plus notable est que ces puces sont souvent quelque peu arrondies plutôt que complètement carrées ou rectangulaires. Cela les rend moins gênants et plus confortables sous la peau.

Pour la plupart, ces composants ne sont pas perceptibles. Ils ne frottent pas contre les oreillettes des lunettes et ne s'accrochent pas aux cheveux. Cependant, deux composants peuvent causer des difficultés aux personnes qui portent des boucles d'oreilles. Le microphone de l'implant repose juste sous la peau dans la partie inférieure du lobe de l'oreille d'une personne. Le poids d'une boucle d'oreille pousse sur le microphone, le rendant visible à travers la peau et provoquant une gêne. L'antenne de l'implant est un fil qui correspond à la courbe de l'oreillette, ou la partie externe de l'oreille. Certains utilisateurs trouvent que les boucles d'oreilles portées le long de l'oreillette deviennent inconfortables après l'implantation, surtout si elles frottent contre la peau au-dessus de l'antenne.

Ensuite, nous examinerons la puissance de la batterie qui permet à ce système de fonctionner.

Fabriquer de petits microphones et arrondir les bords des micropuces est relativement facile. Alimenter un appareil électronique implanté, en revanche, ne l'est pas. La plupart des téléphones portables actuels utilisent des batteries lithium-ion qui ne sont tout simplement pas adaptées à une implantation dans le corps d'une personne. Tout d'abord, ils sont trop gros - la plupart des batteries de téléphones portables, bien que relativement minces, mesurent au moins quelques centimètres carrés. Deuxièmement, plus la batterie est compacte, plus ses composants internes sont fins et sujets aux pannes. Troisièmement, même les batteries de téléphone portable les plus efficaces perdent rapidement de la puissance pendant les conversations. Ils doivent être rechargés fréquemment, parfois pendant des heures d'affilée. Enfin, les batteries de téléphones portables ordinaires ne sont pas sûres pour une telle utilisation.

Les développeurs se sont d'abord tournés vers la technologie médicale pour trouver une solution au problème de la batterie. La solution proposée impliquait des batteries de stimulateur cardiaque, qui peuvent alimenter le stimulateur cardiaque d'une personne pendant des années. Cependant, ces batteries, qui utilisent de l'iodure de lithium plutôt qu'une batterie lithium-ion combinant lithium et carbone, se sont avérées beaucoup trop chères. De plus, un stimulateur cardiaque utilise une quantité relativement faible d'électricité, administrée à intervalles réguliers, pour faire battre régulièrement le cœur d'une personne. Un téléphone portable, en revanche, a besoin d'une source d'énergie soutenue. Les développeurs se sont retrouvés avec des batteries déchargées et aucun moyen de les recharger.

La deuxième tentative impliquait un réseau de très petites piles câblées en série sous le cuir chevelu d'une personne. Les utilisateurs pouvaient recharger ces batteries à l'aide d'un couplage inductif, la même méthode utilisée pour recharger la plupart des brosses à dents électriques. Le cordon de recharge attaché au tableau magnétiquement, sans percer la peau. Malheureusement, charger complètement une batterie épuisée a pris des heures, et les membres des premiers groupes de test ont protesté contre la nécessité de rester au même endroit pendant cette période. Ceux qui ont essayé de recharger leurs batteries pendant leur sommeil ont souvent délogé leurs cordons accidentellement ou ont fait des rêves vifs et dérangeants.

Finalement, les développeurs ont décidé que la meilleure option était d'utiliser la propre énergie du corps pour recharger les batteries de l'implant. Ils ont créé une bande à effet Seebeck qui transforme la chaleur corporelle en électricité. Ce dispositif, une bande incurvée qui s'insère dans l'espace entre l'oreille et le cuir chevelu, est le seul composant externe de l'implant. Ses électrodes positives et négatives, hermétiquement scellées pour empêcher l'entrée d'eau et la corrosion, pénètrent dans la peau à l'extrémité supérieure de la bande. En soulevant un petit loquet intégré au bas de la bande, l'utilisateur peut l'éloigner de la peau pour le nettoyer.

La bande de recharge utilise des couches de deux métaux distincts pour transformer l'oreille d'une personne en un générateur thermoélectrique. La pièce de métal en contact avec la peau est plus chaude que la pièce en contact avec l'air. Cela crée un thermocouple, qui produit un courant. Les fabricants de montres ont utilisé un système similaire pour créer des montres-bracelets auto-rechargeables.

Le système de recharge de l'implant se connecte à un réseau de batteries en série disposées en grille sous le cuir chevelu de l'utilisateur. Ces batteries sont petites et rondes, elles sont donc moins gênantes que les grandes batteries plates utilisées dans la plupart des téléphones portables. La bande de thermocouple a également un profil très bas, mais elle peut faire en sorte que les lunettes et les lunettes de soleil soient légèrement de travers, nécessitant un ajustement des oreillettes.

Le générateur à effet Seebeck charge constamment les batteries d'implants d'une personne, il n'est donc pas nécessaire de les brancher. Cependant, si les batteries sont complètement épuisées au cours d'une conversation prolongée, le générateur peut prendre plusieurs jours pour les ramener à pleine puissance. C'est l'un des défis auxquels les implants de téléphones portables sont encore confrontés. Nous en examinerons d'autres dans la section suivante.

Le système de recharge à effet Seebeck peut généralement maintenir en marche l'implant de téléphone portable d'une personne. Cependant, le temps de recharge prolongé peut obliger les utilisateurs à limiter la durée des conversations ou le nombre d'appels qu'ils effectuent en peu de temps. La puissance de la batterie et la quantité relativement faible d'espace disponible dans lequel implanter des composants réduisent également le nombre de cloches et de sifflets que le téléphone peut avoir. Par exemple, comme il n'y a pas d'écran, vous ne pouvez pas prendre de photos, regarder des films ou jouer à des jeux en utilisant un implant de téléphone portable.

Vous ne pouvez pas non plus obtenir de directions GPS détaillées, car le système n'a pas de récepteur GPS. Cependant, aux États-Unis, les téléphones cellulaires doivent pouvoir transmettre leur emplacement aux points de réponse de la sécurité publique lorsque les gens composent le 9-1-1. Lorsqu'une personne appelle le 9-1-1 à l'aide d'un implant de téléphone cellulaire, le réseau de téléphonie cellulaire utilise l'angle d'approche du signal vers deux tours ou plus pour déterminer l'emplacement d'un utilisateur. Cette capacité de localisation a soulevé des inquiétudes parmi les défenseurs de la vie privée. Pour certaines personnes, l'idée d'un appareil intégré en permanence capable de signaler l'emplacement d'une personne peut être déconcertante.

L'implant conserve une fonctionnalité de téléphone portable couramment utilisée : les messages SMS. Le processus d'envoi de messages texte, cependant, est un peu complexe. L'utilisateur doit d'abord appuyer sur l'interrupteur marche/arrêt, puis effectuer le geste droit pour activer le mode SMS du téléphone. Il doit alors faire le geste pour chaque lettre du message, suivi d'un geste désignant la fin du message. La série de gestes suivante permet à l'implant de connaître le numéro auquel envoyer le message. Lors de la réception d'un message, l'implant lit les données entrantes lettre par lettre, il est donc conseillé aux utilisateurs de porter un stylo et du papier afin qu'ils puissent donner un sens à leurs messages.

Les développeurs avaient initialement prévu d'utiliser un accéléromètre piézoélectrique implanté dans la langue pour fournir une interface utilisateur. De cette façon, tous les gestes d'un utilisateur pourraient avoir lieu dans l'intimité de sa propre bouche. Cependant, connecter le capteur au reste du circuit s'est avéré être un défi. Les utilisateurs des premières études ont connu de longues périodes de récupération, un gonflement persistant et une clarté de la parole réduite. En raison du mouvement quasi constant de la langue et de la distance entre celle-ci et l'oreille, les circuits de connexion étaient susceptibles de tomber en panne.

Cela a conduit à la décision de placer l'accéléromètre sur la mâchoire et à l'utilisation des gestes de la tête et de la mâchoire. Bien que les concepteurs disent que le système est facile à apprendre, de nombreux utilisateurs signalent que son utilisation les rend gênés. Les analogies courantes impliquent de se sentir comme une vache qui rumine ou un rejet de la scène hair metal des années 1980. De plus, certains utilisateurs ont signalé avoir appuyé sur l'interrupteur marche/arrêt pendant la douche, le brossage des cheveux, l'insertion de boucles d'oreilles ou l'exécution d'autres tâches, ce qui a amené l'implant à interpréter les mouvements ordinaires comme des gestes. Dans certains cas, cela a entraîné l'épuisement de la batterie, car l'utilisateur a transmis sans le savoir des conversations privées et des activités sensibles à la messagerie vocale d'amis ou de parents.

De plus, l'implant comporte un certain nombre de précautions de sécurité. Les utilisateurs ne peuvent pas subir de procédures d'IRM en raison des composants métalliques des implants. Les composants électroniques et les batteries sont hermétiquement scellés, mais quelques blessures ont été signalées en raison d'une défaillance du joint ou de dommages lors d'accidents. De plus, quelques utilisateurs ont signalé des réactions allergiques, des gonflements ou des taches chauves sur les piles, qui sont les seuls composants généralement installés dans des conditions de croissance normale des cheveux.

Malgré ces défis, le succès de l'implant de téléphone portable a ouvert la porte à une variété d'autres dispositifs électroniques implantables. Il s'agit notamment des lecteurs MP3, des podomètres et des appareils photo numériques.

Les implants pour téléphones portables, vendus sous la marque Voltaire, devraient être disponibles en avril 2007. Pour en savoir plus sur les implants pour téléphones portables, les autres types de téléphones et les appareils connexes, consultez les liens à la page suivante.

Sources

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