研究人員開發出透過人體皮膚為穿戴式裝置供電的方法
糖尿病患者依靠連續血糖監測儀來追蹤血糖,但最終監測儀的電池需要充電。 心臟節律器或任何行動裝置(如健身追蹤器)也是如此。 而且電池體積龐大,需要定期維護。為了讓穿戴式技術擺脫這些負擔,卡內基美隆大學計算機科學學院(SCS)的研究人員開發出了Power-Over-Skin,它可以讓電流通過人體,有朝一日可以為從頭到腳的無電池設備供電。
開發Power-Over-Skin的團隊成員安迪-孔(Andy Kong)說: 「我們可以期待所有電子產品不斷改進。新發布的產品,如智慧手錶和眼鏡,將能做更多的事情,但要將電子產品安裝到身體上總是很困難,因為人們必須考慮為它們充電。應該有的效果。
Power-Over-Skin仍處於早期階段,它允許研究人員設計和實施透過人體傳輸功率頻率的新方法。 在這項研究中,研究人員為LED燈等小型物體供電,但他們設想將來為智慧眼鏡或其他穿戴裝置供電。
獲得SCS學士學位並回到人機互動研究所(HCII) 在未來介面小組從事Power-Over-Skin研究的孔說,市面上的健康監測設備通常放在手腕、手掌或胸前,這樣既方便又方便取出。 如果沒有電池,小型健康監測設備就可以嵌入耳環這樣不顯眼的地方。
孔與HCII副教授Chris Harrison和博士生Daehwa Kim合作開發了Power-Over-Skin。 先前的研究表明,人體可以有效地傳輸40 MHz 射頻(RF),而不會向空氣中損耗過多電能。 CMU 的研究人員使用佩戴在身體上的單一電池供電發射器向接收器(如嵌入戒指的藍牙操縱桿和發光耳環)發送功率。 研究參與者佩戴這些設備的位置從手腕到腳踝不等,研究人員注意到,設備接收到的電能與它們與發射器的距離之間存在相關性。 離發射器越近,接收器獲得的功率就越大。
孔說:”這類似於收音機利用空氣作為發射站和汽車音響之間的媒介。 在這種情況下,我們只是將人體組織作為發射媒介。”
研究人員需要最大限度地提高透過人體有效傳輸的功率。 他們發現的一種方法是傳輸方波。 先前的研究主要使用正弦波來傳輸功率,因為正弦波的曲線是漸變的。 方波是一種脈衝功率,類似開關。 孔說,研究人員發現,方波具有直角,接收到的功率更大,也更容易產生。 他也指出,他們是偶然發現這項用途的。 有人將發射機編程為方波,令Kong 感到驚訝的是,當他發送電能時,它比其他方法更有效。
雖然目前還沒有開始淘汰所有電池的計劃,但關於它們如何通過人體發送頻率以及它們可以為哪種設備供電,還有更多東西需要學習。
“我認為下一步應該是將功率提高10 倍左右,”孔說。 “當你可以用它為耳塞供電時,這可能是除了為健身追蹤器等設備供電之外,第一個真正的應用案例。”