Avanços em wearable tecnologia estão remodelando a forma como vivemos, trabalhamos e nos divertimos, e também como os cuidados de saúde são prestados e recebidos. Os wearables que entraram na vida cotidiana incluem relógios inteligentes e fones de ouvido sem fio, enquanto no ambiente de saúde, os dispositivos comuns incluem injetores wearable, patches de monitoramento de eletrocardiograma (ECG), aparelhos auditivos e muito mais.
Um dos principais pontos fracos do uso desses wearables é a questão de mantê-los adequadamente e convenientemente alimentados. Conforme o número de vestíveis usados aumenta, a necessidade de carregar várias baterias aumenta simultaneamente, consumindo grandes quantidades de eletricidade. Muitos usuários acham complicado carregar vários dispositivos todos os dias e interrupções de serviço inconvenientes ocorrem quando as baterias acabam.
Uma equipe de pesquisa, liderada pelo Professor Associado Jerald Yoo do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação e do N.1 Institute for Health da National University of Singapore (NUS), desenvolveu uma solução para esses problemas. Sua tecnologia permite que um único dispositivo, como um telefone celular colocado no bolso, forneça energia sem fio a outros dispositivos vestíveis no corpo do usuário, usando o corpo humano como meio de transmissão de energia. O novo sistema da equipe tem uma vantagem adicional - ele pode coletar energia não utilizada de eletrônicos em um ambiente típico de casa ou escritório para alimentar os wearables.
Usando o corpo humano como meio de transmissão de energia
Para estender a vida útil da bateria e manter operações totalmente autônomas - embora sem fio - de dispositivos vestíveis, abordagens de transmissão e coleta de energia são necessárias. No entanto, as abordagens convencionais para energizar vestíveis na área do corpo são limitadas pela distância que a energia pode ser transmitida, o “caminho” que a energia pode percorrer sem enfrentar obstáculos e a estabilidade do movimento da energia. Como tal, nenhum dos métodos atuais foi capaz de fornecer energia sustentável para vestíveis colocados em todo o corpo humano.
A equipe da NUS decidiu virar o jogo nessas limitações projetando um sistema receptor e transmissor que usa o próprio obstáculo da alimentação sem fio - o corpo humano - como meio de transmissão e coleta de energia. Cada receptor e transmissor contém um chip que é usado como trampolim para estender a cobertura por todo o corpo.
O usuário só precisa colocar o transmissor em uma única fonte de energia, como o relógio inteligente no pulso do usuário, enquanto vários receptores podem ser colocados em qualquer lugar do corpo da pessoa. O sistema então aproveita a energia da fonte para alimentar vários wearables no corpo do usuário por meio de um processo denominado como transmissão de energia acoplada ao corpo. Dessa forma, o usuário só precisará carregar um dispositivo e os demais dispositivos usados podem ser ligados simultaneamente a partir dessa única fonte. Os experimentos da equipe mostraram que seu sistema permite que uma única fonte de energia totalmente carregada ligue até 10 dispositivos vestíveis no corpo, por um período de mais de 10 horas.
Como uma fonte complementar de energia, a equipe da NUS também analisou a coleta de energia do meio ambiente. A pesquisa descobriu que os ambientes típicos de escritório e casa têm ondas eletromagnéticas (EM) parasitas às quais as pessoas estão expostas o tempo todo, por exemplo, em um laptop em execução. O novo receptor da equipe elimina as ondas EM do ambiente e, por meio de um processo conhecido como energia acoplada ao corpo, o corpo humano é capaz de coletar essa energia para alimentar os dispositivos vestíveis, independentemente de sua localização ao redor do corpo.
Abrindo caminho para wearables menores e sem bateria
Sobre os benefícios do método de sua equipe, Assoc Prof Yoo disse: “As baterias estão entre os componentes mais caros em dispositivos vestíveis e adicionam volume ao design. Nosso sistema exclusivo tem o potencial de omitir a necessidade de baterias, permitindo que os fabricantes miniaturizem os aparelhos e, ao mesmo tempo, reduzam significativamente o custo de produção. Mais empolgante, sem as restrições de baterias, nosso desenvolvimento pode permitir a próxima geração de aplicativos vestíveis, como patches de ECG, acessórios de jogos e diagnósticos remotos ”.
A equipe da NUS continuará a aumentar a eficiência de energia de seu sistema transmissor / receptor, com a esperança de que, no futuro, qualquer dispositivo de transmissão de energia, seja um telefone celular ou relógio inteligente do usuário, possa satisfazer as demandas de energia de rede de todos os outros wearables no corpo, permitindo assim uma longa bateria tempo de vida.