محققان در پی راهی برای استفاده از بدن انسان به عنوان باتری ابزارهای پوشیدنی

با پیشرفت‌های جدید در فناوری که باعث می‌شود ابزارهای پوشیدنی الکترونیکی به طور فزاینده‌ای کوچک شوند و در عین حال ویژگی‌های زیادی را در خود جای دهند، مشکل تأمین انرژی همچنان باقی است. برخی دستگاه‌ها توانسته‌اند با استفاده از انرژی خورشیدی شارژ شوند، اما باتری‌ها همچنان یک جزء جدایی‌ناپذیر این ابزارها هستند. با این حال، محققان در Future Interfaces Group راه حل قابل توجهی برای این مانع یافته‌اند. استفاده از بدن انسان به عنوان باتری ابزارهای پوشیدنی با رویکرد Power-over-Skin که از انرژی RF داخلی بدن کاربر استفاده می‌کند. این روش نیازی به تماس ندارد به جز پوست کاربر، که احتمالاً نیاز به باتری‌ها را حذف می‌کند.

استفاده از بدن انسان به عنوان باتری ابزارهای پوشیدنی

مقاله تحقیقاتی که توسط اندی کونگ، دهوا کیم و کریس هریسون از دانشگاه کارنگی ملون منتشر شده، اشاره می‌کند که بدن انسان به ویژه در تولید انرژی RF 40 مگاهرتز کارآمد است. استفاده از آن از طریق یک ‘گیرنده پوشیدنی’ بدون استفاده از هیچ روش تهاجمی، انرژی را فراهم می‌کند. محققان بیشتر تلاش‌های خود را بر بهینه‌سازی این گیرنده‌ها برای اطمینان از اندازه، وزن، فرم و کارایی انرژی قابل استفاده متمرکز کرده‌اند. گیرنده می‌تواند به طور بالقوه در هر جایی قرار گیرد و از آن‌جایی که خازنی است، حتی می‌تواند از طریق لباس کار کند. که از نظر تئوری امکان یکپارچه‌سازی آن در یک تلفن هوشمند را ایجاد می‌کند.

محققان با دستگاه‌هایی از جمله یک حلقه بلوتوث با یک دسته بازی، یک چسب پزشکی که داده‌های سلامتی کاربر را ثبت می‌کند، یک چسب نمایشگر میزان قرارگیری در معرض آفتاب و دستگاه‌های مختلف دیگر، این فناوری را نشان دادند. سایر امکانات آینده شامل هدست‌های واقعیت مجازی/افزوده و انواع جدیدی از دستگاه‌های پوشیدنی است. از آنجایی که بدن به طور مداوم انرژی تولید می‌کند، افراد می‌توانند چندین دستگاه را به طور همزمان بدون نیاز به برداشتن و شارژ کردن بپوشند.

بدن انسان می‌تواند تقریباً هر دستگاهی که روی آن قرار می‌گیرد را تغذیه کند. این امر نیاز به باتری را از بین می‌برد، وزن ابزار را کاهش می‌دهد و حجم دستگاه را کم می‌کند. این امر همچنین نیاز به برداشتن و شارژ مجدد دستگاه‌ها را، برخلاف لوازم پوشیدنی معمولی که با باتری کار می‌کنند، از بین می‌برد. این می‌تواند صنعت لوازم پوشیدنی را تشویق کند تا نسل جدیدی از دستگاه‌های بدون باتری را که سبک‌تر و باریک‌تر هستند، ایجاد کند. همچنین این امر وابستگی به مواد معدنی کمیاب که برای ساخت باتری‌ها لازم است را کاهش می‌دهد.

یک فناوری انقلابی در آستانه ظهور

با فرض اینکه عوارض منفی وجود نداشته باشد، استفاده از بدن انسان به عنوان باتری ابزارهای پوشیدنی پتانسیل دارد که انقلابی باشد. این فناوری می‌تواند هر چیزی را از یک ساعت هوشمند نسبتاً ساده تا مجموعه‌ای از لوازم پوشیدنی دیگر از جمله ردیاب‌های تناسب اندام و دستگاه‌های پزشکی را روشن کند. تنها الزام این است که دستگاه مورد نظر بتواند با مقدار نسبتاً کمی از انرژی کار کند – شما نمی‌توانید یک GPU و CPU کامل را با تشعشعات IF بدن خود روشن کنید.

مقاله تحقیقاتی ایده اصلی را با ساعت‌های مکانیکی که دارای مکانیزم خودکار بودند و از حرکات دست برای پیچیدن فنر اصلی استفاده می‌کردند، مقایسه می‌کند. این ساعت‌ها عمدتاً توسط حرکت کوارتز دقیق‌تر و ارزان‌تر که از باتری‌ها استفاده می‌کرد، جایگزین شدند. اما اکنون ما احتمالاً به دنبال روشی پیچیده‌تر برای بهره‌برداری از انرژی بدن کاربر هستیم.

با این حال، مکان قرارگیری روی بدن و فاصله انتقال بسیار مهم هستند. تیم تحقیقاتی چهار مکان برای فرستنده‌ها -کف پای راست، شکم، مچ دست چپ و صورت که ممکن است برای هدست‌های واقعیت افزوده/مجازی مفید باشند- را بررسی کردند. هر فرستنده شش مکان برای گیرنده داشت: مچ پای راست، پشت گردن، جناغ سینه، بازوی چپ و راست و انگشت اشاره چپ. که مکان‌هایی هستند که دستگاه‌های پوشیدنی به طور معمول استفاده می‌شوند. بالاترین قدرت ثبت شده از دستگاه آزمایشی با کوتاه‌ترین فاصله بین فرستنده و گیرنده با میانگین 1.53 میلی‌وات و کمترین قدرت ثبت شده 5.3 میکرووات بود. انتقال از طریق لباس، اگرچه ممکن است، باعث کاهش کارایی شد.

با این وجود، با وجود اثبات مفهوم با بیش از دوازده آزمایش، این تحقیقات پتانسیل بزرگی در فناوری Power-Over-Skin بدون باتری نشان می‌دهد. این قدرت برای اجرای میکروپردازنده‌ها و حسگرها، نمایش خروجی و انجام ارتباطات بی‌سیم کافی بود. دیدن این گذار به یک محصول نهایی مانند هر نوآوری زمان می‌برد.

اکنون دو سوال اساسی مطرح است: آیا این فناوری امکان‌پذیر است؟ و اگر بله، چه زمانی؟!