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研究人員開發出Power-Over-Skin技術,透過人體皮膚為穿戴式裝置供電的方法

研究人員開發出Power-Over-Skin技術,透過人體皮膚為穿戴式裝置供電的方法

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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。心律調節器或任何行動裝置(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,卡內基美隆大學電腦科學學院(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裝置供電。

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相當困難,因為人們必須考慮為它們充電。Power-Over-Skin打開了讓這些裝置隱形的大門,讓它們在你不知不覺中完成工作,這才是健康監測應該有的效果。」

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式裝置供電。

研究人員開發出Power-Over-Skin技術,透過人體皮膚為穿戴式裝置供電的方法

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,市面上的健康監測裝置通常放在手腕、手掌或胸前,這樣既方便又便於取出。如果沒有電池,小型健康監測裝置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個電池供電發射器向接收器(如嵌入戒指的藍牙搖桿和發光耳環)發送功率。研究參與者佩戴這些裝置的位置從手腕到腳踝不等,研究人員注意到,裝置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,類似於開關。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。他還指出,他們是偶然發現這一用途的。有人將發射機編程為方波,令孔感到驚訝的是,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畫,但關於它們如何透過人體發送頻率以及它們可以為哪種裝置供電,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裝置供電之外,第一個真正的應用案例。」

cnBeta
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