Singapore-onderzoekers zeggen dat ze een manier hebben ontwikkeld om het menselijk lichaam aan te boren als medium om energie en draagbare wearables aan te trekken. De technologie haalt stroom uit een enkel apparaat, zoals een mobiele telefoon in een zak, om andere wearables die op het lichaam zijn geplaatst draadloos op te laden.
Het kan ook worden gebruikt om ongebruikte energie uit elektronische apparaten in huizen of kantoren te halen om wearables van stroom te voorzien, zei het team van de afdeling Electrical and Computer Engineering van de National University of Singapore (NUS). De ingenieurs ontwikkelden de technologie samen met het N.1 Institute for Health van de universiteit, dat bestaat uit academici in neuro-engineering die machine learning en kunstmatige intelligentie gebruiken om klinische proeven te vergemakkelijken.
De onderzoekers bouwden een systeem dat een ontvanger en zender omvat, elk ingebed met een chip die draadloze stroomvoorziening over het hele menselijk lichaam mogelijk maakt.
Het is ontwikkeld om gemeenschappelijke uitdagingen aan te gaan met bestaande near-field-transmissie- of draadloze oplaadmechanismen, waarbij de dekking werd beperkt door de transmissieafstand, de stabiliteit van de energiebeweging en de route die de energie nam. Dit transmissiepad kan worden verstoord door de aanwezigheid van obstakels, met name de nabijheid van menselijke lichamen. Dit wordt body shadowing genoemd en kan de prestaties van draadloze oplaadsystemen beïnvloeden.
Deze problemen betekenden dat de methoden die vandaag de dag beschikbaar zijn niet in staat waren om duurzame stroom te leveren voor het opladen van wearables verspreid over het menselijk lichaam, aldus de NUS-onderzoekers.
In plaats van om het obstakel heen te werken, zeiden ze dat ze het menselijk lichaam gebruikten als kanaal om energie te oogsten en over te brengen.
“Een gebruiker hoeft de zender alleen maar op een enkele stroombron te plaatsen, zoals het slimme horloge om de pols van een gebruiker, terwijl meerdere ontvangers overal op het lichaam van de persoon kunnen worden geplaatst. Het systeem gebruikt vervolgens energie van de bron om meerdere wearables van stroom te voorzien het lichaam van de gebruiker via een proces dat lichaamsgekoppelde krachtoverbrenging wordt genoemd”, aldus het team.
Hierdoor kan de drager slechts één apparaat opladen, dat vervolgens alle andere gadgets die op het lichaam worden gedragen tegelijkertijd van stroom voorziet.
Uit de tests bleek dat het systeem een enkele volledig opgeladen bron in staat zou kunnen stellen om tot 10 draagbare apparaten meer dan 10 uur op het lichaam van stroom te voorzien, aldus het NUS-onderzoeksteam.
De aan het lichaam gekoppelde krachtoverbrengingstechnologie vertoonde ook een padverlies van 30 dB (decibel) tot 70 dB lager dan bij verre-veldtransmissie, waar sprake was van een body shadowing-effect. Het kan 2 W (microwatt) bij het hoofd van het lichaam ophalen van een 1,2 mW (megawatt) zender die op 160 cm afstand bij de enkel is geplaatst.
De onderzoekers waren ook op zoek naar manieren om energie uit de omgeving te halen. Ze wezen op parasitaire elektromagnetische (EM) golven in een typische thuis- of kantooromgeving waaraan de meeste mensen werden blootgesteld, zoals een draaiende laptop.
De ontvanger van het systeem kan EM-golven zoeken en ophalen uit de omgeving door middel van aan het lichaam gekoppelde voeding, waardoor mensen de energie kunnen oogsten om wearables op hun lichaam van stroom te voorzien.
De hoofdonderzoeker van het team, Jerald Yoo, zei: “Batterijen behoren tot de duurste componenten in draagbare apparaten en ze voegen massa toe aan het ontwerp. Ons unieke systeem heeft het potentieel om de behoefte aan batterijen weg te laten, waardoor fabrikanten de gadgets kunnen verkleinen en tegelijkertijd minder productiekosten aanzienlijk.
“Zonder de beperkingen van batterijen, kan onze ontwikkeling de volgende generatie [van] draagbare toepassingen mogelijk maken, zoals ECG (elektrocardiogram) patches, game-accessoires en diagnose op afstand,” zei Yoo.
Onderzoekers van de University of CU Boulder in de VS zeiden dat ze een draagbaar apparaat ontwikkelden dat het menselijk lichaam in een batterij veranderde en lichaamswarmte omzet in elektriciteit. De wearable zou echter de menselijke huid moeten aanraken om te kunnen werken.
GERELATEERDE DEKKING
Singapore-onderzoekers creëren een 'veiligere' lithium-zwavelbatterij zonder afbreuk te doen aan de prestaties
Singapore-onderzoekers ontwikkelen een manier om lithium te vereenvoudigen -productie van zwavelbatterijen
Singapore legt intellectuele eigendomsfocus op innovatie, immateriële activaSingapore-onderzoekers gebruiken kwantumcryptografie om netwerkversleuteling te verbeteren Smart Cities Cloud 