Ученые из Университета Осаки создали беспроводную систему ЭЭГ, которая питается теплом человеческого тела. Это значит, что в будущем носимые устройства для мониторинга мозга смогут работать полностью без батареек.
Команда протестировала разработку на открытом воздухе в летнюю жару, когда температура превышала 32°C. Устройство продолжало исправно передавать данные, собирая энергию благодаря разнице температур между телом человека и окружающим воздухом. Никаких внешних источников питания или принудительного воздушного потока не потребовалось.
Системы электроэнцефалографии (ЭЭГ) регистрируют электрическую активность мозга и незаменимы для длительного наблюдения в медицине и научных исследованиях. Однако беспроводные варианты быстро расходуют энергию, что создает проблемы с временем автономной работы, обслуживанием и удобством использования.
Исследователи из Осаки нашли изящное решение. Они разработали низкоэнергетическую архитектуру, которая радикально снижает объем передаваемых данных. Вместо того чтобы непрерывно отправлять полный сигнал мозговых волн, система случайно отбирает лишь часть информации (техника undersampling). На принимающей стороне специальный алгоритм восстанавливает исходный сигнал из этого усеченного набора. Такой подход резко уменьшает энергопотребление, сохраняя при этом достаточное качество данных для практического применения.
«Наша долгосрочная цель — создать сенсорные системы, способные функционировать бесконечно долго без какого-либо обслуживания», — объясняет ведущий автор исследования Дайсукэ Канэмото (Daisuke Kanemoto). По его словам, беспроводная передача сигнала ЭЭГ без внешнего питания — важный шаг к по-настоящему практичным технологиям мониторинга.
Успешные испытания в реальных условиях
Особенно впечатляющими стали тесты во время Expo 2025 в Осаке. Даже в жаркую погоду на улице, когда разница температур между кожей и воздухом сокращалась, система продолжала работать стабильно. Это важно, ведь термоэлектрические генераторы обычно вырабатывают меньше энергии, когда окружающая температура приближается к температуре тела.
«Хотя количество доступной энергии уменьшается по мере того, как внешняя температура приближается к температуре человеческого тела, наши результаты показывают, что непрерывная беспроводная передача ЭЭГ возможна даже при разнице всего в несколько градусов», — подчеркнули ученые. Это доказывает, что технология способна работать не только в лаборатории, но и в реальной жизни.
Перспективы применения
В будущем такие устройства могут революционизировать носимые мониторы здоровья, долгосрочные медицинские сенсоры и другую электронику, которой не потребуется замена батареек. Аналогичный принцип пригодится и для датчиков мониторинга инфраструктуры, окружающей среды и систем умных городов — там, где обслуживание тысяч устройств превращается в настоящую головную боль.
По мере развития низкоэнергетической электроники гаджеты, питающиеся от тепла тела, вибраций, света и других источников окружающей среды, станут привычным делом. Особенно это актуально для здравоохранения: непрерывный мониторинг мозга без необходимости заряжать или менять батареи значительно упростит жизнь пациентам, нуждающимся в длительном наблюдении.
Работа японских ученых открывает путь к будущему, где многие медицинские и «умные» устройства будут сами себя обеспечивать энергией, которую мы каждый день производим просто своим существованием.
Исследование опубликовано в материалах IEEE International Conference on Consumer Electronics.
