Cómo celular | Grupo de latiguillos de Jilin

En noviembre de 2002, los diseñadores del Royal College of Art de Londres aparecieron en los titulares después de idear el primer implante de teléfono móvil del mundo. Su diseño involucró un pequeño chip que albergaba un receptor y un transductor. El receptor podría captar señales de teléfonos móviles y el transductor podría traducirlas en vibraciones.

Una vez implantado en el molar de una persona, el transductor hizo que el diente vibre en respuesta a las señales de radio. La estructura física de la mandíbula transportaba las vibraciones del diente al oído interno, donde el usuario, y nadie más, podía percibirlas como sonido. Los diseñadores del implante realizaron demostraciones dramáticas de este principio utilizando una varita vibratoria. Los participantes confirmaron que podían escuchar voces claras como el cristal a través de sus dientes.

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Los diseñadores usaron una varita mágica para las demostraciones en lugar del implante en sí porque el implante en realidad no existía. Era un concepto, no un dispositivo real. Además, en realidad no era un teléfono, era más como uno de los auriculares Bluetooth que se usan comúnmente en la actualidad. No tenía mecanismos para marcar, almacenar números de teléfono o cualquier otra cosa que pueda hacer un teléfono, aparte de transmitir sonidos al oyente. El diseño del implante teórico ni siquiera permitía al usuario hablar con el otro lado de la línea.

Aunque en realidad no era un teléfono que funcionara, el proyecto del Royal College of Art hizo que la gente pensara en la tecnología de teléfonos implantables. Los teléfonos celulares se han vuelto mucho más pequeños desde que salieron al mercado, por lo que uno que sea lo suficientemente pequeño como para caber dentro de una persona parece inevitable. La reciente preponderancia de diminutos y funcionales auriculares Bluetooth también ha hecho que la idea de un implante discreto y permanente parezca viable para muchas personas.

Pero a pesar de que son mucho más pequeños de lo que solían ser, los teléfonos celulares modernos todavía son demasiado grandes para caber dentro de su cuerpo. Incluso los auriculares Bluetooth más pequeños son realmente demasiado grandes para caber en cualquier lugar que no sea el abdomen o el pecho. En cualquiera de estos lugares, un teléfono celular sería poco práctico, inconveniente y peligroso. Implantar uno requeriría procedimientos quirúrgicos mayores bajo anestesia general.

Por estas razones, los desarrolladores tuvieron que hacer numerosas modificaciones a los diseños de teléfonos celulares existentes para crear un implante de teléfono celular completo y funcional. En lugar de usar una sola pieza insertada debajo de la piel de una persona, los implantes de teléfonos celulares tienen un diseño modular. La implantación requiere varias incisiones pequeñas y separadas y anestesia local. Las diferentes piezas se comunican entre sí mediante circuitos flexibles y tinta conductiva para tatuajes, y cada pieza está especialmente diseñada para ser lo más pequeña y cómoda posible.

En este artículo, veremos todas las partes del implante del teléfono celular y cómo se comunican entre sí. También examinaremos los pros y los contras de hacer que tu teléfono sea parte de tu cuerpo.

Los estudiantes del Royal College of Art demostraron un concepto de implante de teléfono celular en 2002, pero eso es todo. Ahora que el 1 de abril llegó y se fue, admitiremos que este artículo es absolutamente falso... por ahora.

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Si quita el exterior de plástico de un teléfono celular, encontrará todo tipo de componentes electrónicos en el interior. Numerosos chips y dispositivos se conectan a una placa de circuito impreso. Éstas incluyen:

Algunos modelos tienen receptores GPS y Bluetooth. Muchos teléfonos nuevos también tienen sensores y lentes de cámara digital incorporados, así como espacio de almacenamiento para fotos y videos. Algunos teléfonos incluso tienen los circuitos y el espacio de almacenamiento necesarios para almacenar y reproducir archivos MP3. Cuantas más partes haya y más impresionantes sean las capacidades del teléfono, más grande y fuerte debe ser la batería del teléfono. En muchos teléfonos celulares, la batería es casi tan grande como la placa de circuito impreso que alimenta.

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Combinados, la placa de circuito, sus componentes y la batería constituyen aproximadamente la mitad del volumen del teléfono. El resto proviene de la pantalla, las teclas y la carcasa exterior de plástico. Dado que un implante tiene que ser mucho más pequeño que un teléfono celular tradicional, un buen primer paso para fabricar uno es deshacerse de estos tres elementos. Por esta razón, un implante de teléfono celular no tiene una interfaz de usuario (IU) típica. En su lugar, utiliza el cuerpo de la persona.

Tomando el lugar de un teclado hay un acelerómetro piezoeléctrico de seis ejes conectado al ángulo de la mandíbula o la quijada. Este acelerómetro puede detectar cuando la mandíbula se abre y se cierra o se mueve de lado a lado. Dado que la mandíbula se mueve junto con la cabeza de una persona, el acelerómetro también detecta los movimientos de la cabeza. Lo hace usando cristales que crean pulsos eléctricos cuando cambian de forma. Puedes leer Cómo funciona Nike + iPod para obtener más información sobre estos cristales.

Después de recibir el implante del teléfono celular, el usuario aprende una serie de gestos con la cabeza y la mandíbula que controlan el teléfono. Esto es similar a la forma abreviada del lápiz táctil que se utiliza con los PDA más antiguos. También es un poco como el lenguaje de señas, pero usa la cabeza y la mandíbula en lugar de las manos. Antes de comenzar un gesto, el usuario toca un pequeño interruptor de encendido/apagado ubicado en el proceso mastoideo, una protuberancia ósea en el cráneo justo detrás y debajo de la oreja. Esto permite que el implante sepa que está listo para la entrada del usuario y evita que confunda una conversación o movimiento ordinario con gestos. El usuario también puede apagar el implante por completo manteniendo presionado el interruptor durante tres segundos.

Durante un gesto, un circuito flexible y tinta conductora llevan los impulsos eléctricos del acelerómetro al microprocesador del implante, ubicado en la parte posterior de la oreja. Este procesador, hecho de un transistor flexible de película delgada, es una pieza hecha a la medida que se coloca precisamente a lo largo del cartílago en la parte posterior de la oreja. El procesador usa una tabla de búsqueda almacenada en un chip ROM cercano para hacer coincidir los movimientos de una persona con los comandos del teléfono celular. Si una persona hace el gesto de "cuatro", el procesador encuentra el patrón correspondiente de impulsos eléctricos en la tabla de búsqueda. Luego retiene el número cuatro en un búfer de memoria hasta que se completan todos los gestos. Un transmisor de radiofrecuencia (RF) implantado envía los datos mediante ondas de radio. Estos datos se mueven de la misma manera que los datos de un teléfono celular ordinario: consulte Cómo funcionan los teléfonos celulares para obtener información sobre el proceso.

El teclado es solo una parte de la interfaz de usuario típica de un teléfono celular. Aprenda cómo se las arreglan los implantes de teléfonos celulares sin una pantalla en la siguiente sección.

Si su teléfono celular actual tiene una pantalla LCD, probablemente use transistores de película delgada (TFT) para alimentar sus píxeles. Sin embargo, los TFT utilizados en los implantes de teléfonos celulares son un poco diferentes. El TFT en una pantalla LCD está debajo de un panel de vidrio, por lo que es rígido. Los TFT utilizados en los implantes de teléfonos celulares, por otro lado, están adheridos a una película flexible. Esta tecnología, desarrollada por el laboratorio de investigación de la Fuerza Aérea de los EE. UU., originalmente estaba destinada a proporcionar a los soldados pantallas portátiles flexibles.

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Los primeros prototipos de implantes de teléfonos celulares tenían pantallas funcionales hechas de diodos orgánicos emisores de luz (OLED) implantados en el dorso de la mano. Sin embargo, este sistema tenía una serie de inconvenientes:

Los desarrolladores rechazaron la idea de una pantalla independiente no implantable con el argumento de que evitaba que el teléfono fuera un verdadero implante. También eliminó uno de los principales beneficios del implante. Con una pantalla independiente, las personas todavía tenían un componente que tenían que llevar consigo y que potencialmente podían olvidar o perder.

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Al final, los desarrolladores decidieron hacer que el altavoz del implante tomara el lugar de la pantalla. El altavoz personalizado es una delgada media luna de transductores piezoeléctricos u objetos que cambian de forma cuando se exponen a impulsos eléctricos. Se ajusta dentro de la pared del canal auditivo y estimula la piel cerca de la membrana timpánica o tímpano. El tímpano capta estas vibraciones y el cerebro del usuario las interpreta como sonido.

El altavoz, como el acelerómetro, se basa en una tabla de búsqueda ubicada en la ROM para proporcionar comentarios audibles al usuario. Por ejemplo, cuando una persona hace el gesto de "ocho", el procesador usa una tabla de búsqueda para interpretar el gesto y otra para determinar qué sonido reproducir. Luego, el orador reproduce la palabra "ocho". Esto permite que el implante confirme de forma audible cada uno de los gestos del usuario, reduciendo los números mal marcados y otros errores. El altavoz piezoeléctrico también transmite el otro extremo de la conversación al usuario.

Para reducir los requisitos de procesador y memoria, el dispositivo se basa en respuestas grabadas en lugar de tecnología de texto a voz. La ROM del implante viene precargada con:

Los chips ROM, junto con los otros circuitos integrados utilizados en el implante, se parecen mucho a los que encontraría en un teléfono celular típico. El transmisor y el receptor de RF, los procesadores y los convertidores analógico-digitales son chips pequeños y relativamente planos que se conectan directamente al circuito flexible. La diferencia más notable es que estas fichas suelen ser algo redondeadas en lugar de completamente cuadradas o rectangulares. Esto los hace menos molestos y más cómodos debajo de la piel.

En su mayor parte, estos componentes no se notan. No rozan los auriculares de las gafas ni se enganchan en el cabello. Sin embargo, dos componentes pueden causar dificultades a las personas que usan aretes. El micrófono del implante descansa justo debajo de la piel en la parte inferior del lóbulo de la oreja de una persona. El peso de un arete empuja el micrófono, haciéndolo visible a través de la piel y causando molestias. La antena del implante es un cable que coincide con la curva de la aurícula, o la parte externa de la oreja. Algunos usuarios encuentran que los aretes que se usan a lo largo de la aurícula se vuelven incómodos después de la implantación, especialmente si rozan la piel por encima de la antena.

A continuación, veremos la energía de la batería que mantiene este sistema en funcionamiento.

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Fabricar micrófonos pequeños y redondear los bordes de los microchips es relativamente fácil. Alimentar un dispositivo electrónico implantado, por otro lado, no lo es. La mayoría de los teléfonos celulares actuales usan baterías de iones de litio que simplemente no son adecuadas para implantarse en el cuerpo de una persona. En primer lugar, son demasiado grandes: la mayoría de las baterías de los teléfonos celulares, aunque relativamente delgadas, miden al menos unas pocas pulgadas cuadradas. En segundo lugar, cuanto más compacta es la batería, más delgados y más propensos a fallar son sus componentes internos. En tercer lugar, incluso las baterías de los teléfonos celulares más eficientes pierden energía rápidamente durante las conversaciones. Deben recargarse con frecuencia, a veces durante horas. Finalmente, las baterías ordinarias de los teléfonos celulares no son seguras para tal uso.

Los desarrolladores recurrieron primero a la tecnología médica para encontrar una solución al problema de la batería. La solución propuesta involucraba baterías de marcapasos, que pueden alimentar el marcapasos de una persona durante años. Sin embargo, estas baterías, que utilizan yoduro de litio en lugar de la combinación de litio y carbono de una batería de iones de litio, resultaron ser demasiado caras. Además, un marcapasos usa una cantidad relativamente pequeña de electricidad, administrada a intervalos, para mantener el corazón de una persona latiendo regularmente. Un teléfono celular, por otro lado, necesita una fuente de energía sostenida. Los desarrolladores terminaron con las baterías agotadas y sin forma de recargarlas.

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El segundo intento involucró una matriz de baterías muy pequeñas conectadas en serie debajo del cuero cabelludo de una persona. Los usuarios pueden recargar estas baterías mediante acoplamiento inductivo, el mismo método utilizado para recargar la mayoría de los cepillos de dientes eléctricos. El cable de recarga unido a la matriz magnéticamente, sin perforar la piel. Desafortunadamente, la carga completa de una batería agotada tomó horas y los miembros de los primeros grupos de prueba protestaron por la necesidad de permanecer en un lugar durante ese tiempo. Aquellos que intentaron recargar sus baterías mientras dormían a menudo se soltaban los cables accidentalmente o experimentaban sueños vívidos e inquietantes.

Finalmente, los desarrolladores decidieron que la mejor opción era usar la energía del propio cuerpo para recargar las baterías del implante. Crearon una tira con efecto Seebeck que transforma el calor corporal en electricidad. Este dispositivo, una tira curva que encaja en el espacio entre la oreja y el cuero cabelludo, es el único componente externo del implante. Sus electrodos positivo y negativo, que están sellados herméticamente para evitar la entrada de agua y la corrosión, penetran la piel en el extremo superior de la tira. Al levantar un pequeño pestillo incrustado en la parte inferior de la tira, el usuario puede retirarla de la piel para limpiarla.

La tira de recarga usa capas de dos metales separados para convertir el oído de una persona en un generador termoeléctrico. La pieza de metal en contacto con la piel está más caliente que la pieza en contacto con el aire. Esto crea un termopar, que produce una corriente. Los fabricantes de relojes han utilizado un sistema similar para crear relojes de pulsera autorrecargables.

El sistema de recarga del implante se conecta a una serie de baterías dispuestas en una rejilla debajo del cuero cabelludo del usuario. Estas baterías son pequeñas y redondas, por lo que son menos molestas que las baterías grandes y planas que se usan en la mayoría de los teléfonos celulares. La tira del termopar también tiene un perfil muy bajo, pero puede hacer que los anteojos y las gafas de sol queden ligeramente torcidos, lo que requiere el ajuste de los auriculares.

El generador de efecto Seebeck carga las baterías del implante de una persona constantemente, por lo que no es necesario enchufarlo. Sin embargo, si las baterías se agotan por completo durante una conversación prolongada, el generador puede tardar varios días en recuperar su máxima potencia. Este es uno de los desafíos que aún enfrentan los implantes de teléfonos celulares. Veremos otros en la siguiente sección.

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El sistema de recarga de efecto Seebeck generalmente puede mantener en funcionamiento el implante del teléfono celular de una persona. Sin embargo, el tiempo de recarga prolongado puede obligar a los usuarios a limitar la duración de la conversación o la cantidad de llamadas que realizan en un período corto de tiempo. La energía de la batería y la cantidad relativamente pequeña de espacio disponible para implantar componentes también reduce la cantidad de campanas y silbatos que puede tener el teléfono. Por ejemplo, dado que no hay pantalla, no puede tomar fotografías, ver películas o jugar con un implante de teléfono celular.

Tampoco puede obtener indicaciones de GPS paso a paso, ya que el sistema no tiene receptor de GPS. Sin embargo, en los Estados Unidos, los teléfonos celulares deben poder transmitir sus ubicaciones a los puntos de respuesta de seguridad pública cuando las personas marcan el 9-1-1. Cuando una persona llama al 9-1-1 usando un implante de teléfono celular, la red de telefonía celular usa el ángulo de acercamiento de la señal a dos o más torres para determinar la ubicación del usuario. Esta capacidad de seguimiento de la ubicación ha generado preocupación entre los defensores de la privacidad. Para algunas personas, la idea de un dispositivo incrustado permanentemente que pueda informar la ubicación de una persona puede ser desconcertante.

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El implante conserva una función de teléfono celular de uso común: los mensajes SMS. Sin embargo, el proceso de envío de mensajes de texto es un poco complejo. El usuario primero debe presionar el interruptor de encendido/apagado, luego realizar el gesto correcto para activar el modo SMS del teléfono. Luego debe hacer el gesto para cada letra del mensaje, seguido de un gesto que designa el final del mensaje. La siguiente serie de gestos le permite al implante saber el número al que enviar el mensaje. Al recibir un mensaje, el implante lee los datos entrantes letra por letra, por lo que es recomendable que los usuarios lleven papel y lápiz para que puedan entender sus mensajes.

Los desarrolladores originalmente tenían la intención de usar un acelerómetro piezoeléctrico implantado en la lengua para proporcionar una interfaz de usuario. De esa forma, todos los gestos de un usuario podrían tener lugar en la intimidad de su propia boca. Sin embargo, conectar el sensor al resto del circuito resultó ser un desafío. Los usuarios de los primeros estudios experimentaron largos períodos de recuperación, hinchazón persistente y menor claridad del habla. Debido al movimiento casi constante de la lengua y la distancia entre esta y el oído, los circuitos de conexión eran propensos a fallar.

Esto llevó a la decisión de colocar el acelerómetro en la mandíbula y al uso de gestos con la cabeza y la mandíbula. Aunque los diseñadores dicen que el sistema es fácil de aprender, muchos usuarios informan que usarlo los vuelve cohibidos. Las analogías comunes implican sentirse como una vaca rumiando o como un rechazo de la escena hair metal de la década de 1980. Además, algunos usuarios han informado que pulsan el interruptor de encendido/apagado mientras se duchan, se cepillan el cabello, se insertan aretes o realizan otras tareas, lo que hace que el implante interprete los movimientos ordinarios como gestos. En algunos casos, esto ha llevado al agotamiento de la batería ya que el usuario, sin saberlo, transmitió conversaciones privadas y actividades confidenciales al correo de voz de amigos o familiares.

Además, el implante conlleva una serie de precauciones de seguridad. Los usuarios no pueden someterse a procedimientos de resonancia magnética debido a los componentes metálicos de los implantes. Los componentes electrónicos y las baterías están sellados herméticamente, pero se han informado algunas lesiones debido a fallas en el sello o daños durante accidentes. Además, algunos usuarios han informado reacciones alérgicas, hinchazón o calvicie sobre las baterías, que son los únicos componentes que generalmente se instalan en condiciones normales de crecimiento del cabello.

A pesar de estos desafíos, el éxito del implante de teléfonos celulares ha abierto la puerta a una variedad de otros dispositivos electrónicos implantables. Estos incluyen reproductores de MP3, podómetros y cámaras digitales.

Los implantes de teléfonos móviles, vendidos bajo la marca Voltaire, deberían estar disponibles en abril de 2007. Para obtener más información sobre los implantes de teléfonos móviles, otros tipos de teléfonos y dispositivos relacionados, consulte los enlaces de la página siguiente.

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