Tänk om ditt bälte gjorde mer än att hålla upp byxorna? Tänk om den också lyssnade på din FitBit, smarta glasögon, och smarta smycken för att bättre känna igen vilka aktiviteter du ägnade dig åt  samtidigt som du använde mycket mindre ström än något annat på marknaden?

I en ny tidning publicerad i Naturkommunikation , forskare vid USC Viterbi School of Engineering visade hur magnetisk induktion en dag kan driva nästa generation av bärbara enheter.

Inom en snar framtid, bärbara enheter kommer att göra mycket mer än att räkna våra steg. De kommer att användas tillsammans med andra bärbara enheter för att övervaka sjukhuspatienters vitals eller spåra platsen för brandmän och räddningspersonal, bland andra applikationer.

Problemet, dock, är kraft och kostnad. Ingen vill ladda sin smarta klocka, glasögon, armband eller fotled varje gång de går ut genom dörren,

Prototypen, designad av Negar Golestani, huvudförfattare och Ph.D. student vid USC Viterbis Ming Hsieh Department of Electrical and Computer Engineering, består av ett nätverk av enheter som alla bärs samtidigt på kroppen som ett bälte, armband, Vristlänk, ring och halsband.

Bältet, I detta fall, fungerar som en central nod, vilket innebär att de andra enheterna inte behöver några batterier, rörliga delar, eller dyra sensorer.

Istället, varje enhet genererar sin egen signal med hjälp av induktiv koppling, medan den centrala noden tar emot signalerna. När personen som bär enheterna rör sig, den ömsesidiga kopplingen ändras och olika signaleffekter tas emot från varje enhet vid den centrala noden.

"Denna inställning låter den centrala noden se var varje enhet är i förhållande till helheten, ger oss en mycket mer detaljerad förståelse av kroppens ställning och rörelse, ", sa Golestani. "Och allt görs upp till sex gånger mer effektivt när det gäller batterikraft jämfört med andra kommunikationssystem med kort räckvidd som Bluetooth."

Alla aktuella praktiska bärbara enheter, som FitBit, Google Glass eller Jawbone, använda radiovågsutbredning för signalöverföringar. Men denna teknik har många brister. Först, det kräver mycket energi, vilket innebär mycket laddning. Att ständigt ladda din smartklocka innan en joggingtur kan vara ett litet irritationsmoment, men det är en verklig hälsorisk när dessa enheter används för människor som är sjuka på sjukhus eller arbetar i farliga miljöer. Fel i övervakningen kan orsaka patientskador och oväntade resultat.

Konventionella övervakningssystem som använder radiovågsutbredningsteknik är också dyra och kräver många delar. En spårningsenhet behöver en sensor, batterier, och trådlös kommunikationskapacitet. En anledning till att vi inte ser bärbara enheter som består av flera enheter som bärs över hela kroppen – vilket skulle vara mycket mer effektivt – är att varje enhet behöver ström för avkänning och trådlös kommunikation. Föreställ dig att du måste ladda ett nätverk av enheter var fjärde timme under hela dagen. Och vad mer, människokroppen själv kan störa dessa enheters signaler eftersom de flesta biologiska vävnader försvagar en enhets elektromagnetiska vågor.

Magnetisk induktion - som forskarna inom mikrovågssystem, Sensorer, och bildlab, eller MiXIL, hade tidigare använt för att utveckla underjordiska sensorer för att övervaka variabler som påverkar klimatförändringen – har potential att lösa alla dessa problem och mer.

"Negars observation är verkligen out-of-the-box, elegant och originell, sade professor Mahta Moghaddam, medförfattare, MiXIL-direktör och Golestanis rådgivare. "Negar kunde börja med ett frökoncept som vi vanligtvis förknippar med miljökännedom och att förnya sig inom ett mycket annorlunda men också mycket effektfullt område. Tekniken som hon har utvecklat kommer att ha långtgående fördelar inom sjukvården, säkerhet, kondition, underhållning, bland andra områden."

Detta system kan övervaka dagliga aktiviteter, uppmuntra användaren att utföra specifika åtgärder, eller hjälpa fysioterapeuter att spåra sina patienters framsteg. Enligt Golestani, applikationerna går långt utöver sjukhus och wearables för vardagshälsa, för; de inkluderar övervakning och katastrofinsatser.

"Föreställ dig brandmän på fältet som bekämpar en borstbrand nära Los Angeles, " säger hon. "Om de var utrustade med en sådan här enhet, vi kunde mycket enkelt se vad varje brandman gör och om de rör sig. Vi skulle kunna göra så mycket bättre än vi kan med externa kameror, som kan begränsas av rök eller terräng."

Och det finns mer. Eftersom Golestanis enhet använder samma teknik som används för undervattenskommunikation, det är mycket bättre än nuvarande bärbara enheter för miljöer där radiofrekvenser har svårt. Så mycket att den kunde utrustas som en del av en dykarutrustning för att ge korrekta avläsningar om rörelse och säkerhet.

Tidningen har gett ett proof of concept, som Golestani hoppas på att så småningom föras ut ur labbet och tillämpas på den verkliga världen.