Достижения в сфере носимых устройств technology меняют то, как мы живем, работаем и отдыхаем, а также способы оказания и получения медицинской помощи. Носимые устройства, которые прочно вошли в повседневную жизнь, включают умные часы и беспроводные наушники, в то время как в медицинских учреждениях распространенными устройствами являются носимые инжекторы, пластыри для мониторинга электрокардиограммы (ЭКГ), слуховые аппараты и многое другое.
Основной проблемой, с которой сталкивается использование этих носимых устройств, является проблема обеспечения правильного и удобного питания этих устройств. По мере увеличения количества используемых носимых устройств необходимость зарядки нескольких аккумуляторов одновременно возрастает, что приводит к потреблению огромного количества электроэнергии. Многим пользователям сложно заряжать множество устройств каждый день, а когда батареи разряжаются, возникают неудобные перебои в обслуживании.
Исследовательская группа под руководством доцента Джеральда Ю из факультета электротехники и вычислительной техники и Института здравоохранения N.1 Национального университета Сингапура (NUS) разработала решение этих проблем. Их технология позволяет одному устройству, такому как мобильный телефон, помещенному в карман, подавать беспроводное питание на другие носимые устройства на теле пользователя, используя человеческое тело в качестве среды для передачи энергии. У новой системы команды есть дополнительное преимущество: она может собирать неиспользованную энергию электроники в типичной домашней или офисной среде для питания носимых устройств.
Использование человеческого тела в качестве средства передачи энергии
Чтобы продлить срок службы батарей и обеспечить полностью автономную, но беспроводную работу носимых устройств, необходимы подходы к передаче энергии и сбору энергии. Однако традиционные подходы к включению носимых устройств на теле ограничены расстоянием, на котором может передаваться энергия, «путем», по которому энергия может пройти, не сталкиваясь с препятствиями, и стабильностью движения энергии. Таким образом, ни один из нынешних методов не смог обеспечить устойчивое питание носимых устройств, размещенных вокруг всего человеческого тела.
Команда NUS решила изменить ситуацию с этими ограничениями, разработав систему приемника и передатчика, которая использует самое препятствие в беспроводной передаче энергии — человеческое тело — в качестве среды для передачи энергии и сбора энергии. Каждый приемник и передатчик содержат чип, который используется в качестве трамплина для охвата всего тела.
Пользователю просто нужно разместить передатчик на одном источнике питания, например, на умных часах на запястье пользователя, а несколько приемников можно разместить в любом месте на теле человека. Затем система использует энергию от источника для питания нескольких носимых устройств на теле пользователя посредством процесса, называемого передачей энергии с телом. Таким образом, пользователю нужно будет зарядить только одно устройство, а остальные гаджеты, которые он носит, смогут одновременно получать питание от этого единственного источника. Эксперименты команды показали, что их система позволяет одному полностью заряженному источнику питания питать до 10 носимых устройств на теле в течение более 10 часов.
В качестве дополнительного источника энергии команда НУС также рассматривала возможность сбора энергии из окружающей среды. Их исследование показало, что в типичной офисной и домашней среде присутствуют паразитные электромагнитные (ЭМ) волны, воздействию которых люди постоянно подвергаются, например, от работающего ноутбука. Новый приемник команды улавливает электромагнитные волны из окружающей среды, и посредством процесса, называемого питанием от тела, человеческое тело может собирать эту энергию для питания носимых устройств, независимо от их расположения вокруг тела.
Прокладывая путь к меньшим носимым устройствам без батарей
О преимуществах метода своей команды доцент Ю сказал: «Батареи являются одними из самых дорогих компонентов портативных устройств, и они увеличивают объем конструкции. Наша уникальная система может исключить необходимость в батареях, тем самым позволяя производителям миниатюризировать гаджеты и значительно снизить себестоимость производства. Что еще более интересно, без ограничений, связанных с батареями, наша разработка может позволить использовать носимые приложения следующего поколения, такие как патчи ЭКГ, игровые аксессуары и удаленную диагностику».
Команда NUS продолжит повышать эффективность энергопотребления своей системы передатчика/приемника в надежде, что в будущем любое передающее энергию устройство, будь то мобильный телефон пользователя или умные часы, сможет удовлетворить потребности в сетевой мощности всех других носимых устройств. на теле, что позволяет дольше аккумулятор продолжительность жизни.