Ученые из Университета Карнеги-Меллона заявили о разработке технологии беспроводной передачи энергии через человеческое тело. Эта технология, названная "питание через кожу" (power-over-skin), позволяет питать множество распределенных устройств, не требующих батарей, прямо от тела человека.
Исследователи провели эксперименты по передаче энергии на большие расстояния по телу человека, от головы до ног, с достаточной мощностью для питания микроконтроллеров, способных осуществлять сенсорные измерения и беспроводную связь.
Как это работает?
В данной концепции ученые рассматривают человеческое тело как сложную электрическую цепь. "Поскольку мы хотим иметь только одну точку подключения к телу на стороне передатчика и приемника, мы должны полагаться на емкость тела и использовать высокочастотные переменные токи (RF) для передачи энергии. Хотя точные значения параметров человеческого тела могут варьироваться от человека к человеку, это изменение незначительно на высоких частотах, которые нам необходимо использовать", - говорят исследователи.
Технология "питание через кожу" является усовершенствованием предыдущих систем внутрительной передачи энергии (IBPT, intra-body power transfer) для питания устройств-приемников без батарей, носимых на теле. Было проведено более десятка экспериментов, требующих улучшений во всех аспектах системы, включая конструкцию схемы, выбор компонентов и измерительное оборудование.
Исследователи задокументировали более десятка экспериментов, чтобы создать дизайн системы, который, по их мнению, будет бесценным для будущих исследователей. Ключевым результатом стало поддержание передачи энергии на различных участках тела и расстояниях, несмотря на небольшой размер приемного устройства.
"Эта мощность достаточна для питания микропроцессоров и датчиков, отображения данных и выполнения беспроводной связи в различных точках ношения. Мы считаем, что эта возможность открывает широкий спектр новых и интересных применений на теле человека", - говорят исследователи.
Ученые утверждают, что технология "питание через кожу" имеет потенциал повысить практичность и срок службы многих систем, а также позволить размещать устройства в новых местах на теле.
Конкретные примеры
Чтобы продемонстрировать эффективность данного технического подхода, было создано несколько устройств-примеров. "Как обсуждалось ранее, наш передатчик может быть сравнительно большим, поскольку он содержит единственную батарею в нашей системе; устройства-приемники могут быть маленькими и легкими", - говорят исследователи.
Так, ученые создали серьгу с декоративной землей и светодиодом. "Частота мигания контролируется нашей микросхемой управления питанием, которая разряжает накопительный конденсатор через светодиод, когда накоплено достаточно энергии. Передатчик находится в повязке на голову, которая может лучше выдерживать вес батарей, чем маленькая серьга", - говорят исследователи.
Технология "питание через кожу" особенно подходит для долгосрочного мониторинга состояния здоровья, поскольку изменения биосигналов происходят в течение минут или часов. Приемник может накапливать достаточно энергии, чтобы питать микроконтроллер для длительной задачи (например, измерения сердечного ритма по ЭКГ) и выполнять беспроводную передачу данных на другое устройство для их сохранения. Это также означает, что передатчик может находиться дальше - например, в обуви или в телефоне.
В качестве простого примера такой системы ученый создали пластырь, который измеряет температуру тела и передает данные по Bluetooth на ноутбук.
