Mühendisler, kablosuz olarak giyilebilir cihazlara güç sağlamak için yeni bir yaklaşım geliştiriyor

   Giyilebilir teknolojideki ilerlemeler, yaşama, çalışma ve oyun oynama şeklimizi ve ayrıca sağlık hizmetinin sunulma ve alınma şeklini yeniden şekillendiriyor. Günlük hayata giren giyilebilir ürünler arasında akıllı saatler ve kablosuz kulaklıklar bulunurken, sağlık hizmeti ortamında yaygın olarak kullanılan cihazlar arasında giyilebilir enjektörler, elektrokardiyogram (EKG) izleme yamaları, dinleme cihazları ve daha fazlası yer alıyor.

   Bu giyilebilir cihazların kullanımının karşı karşıya olduğu en büyük sorunlardan biri, bu cihazları düzgün ve rahat bir şekilde çalıştırma sorunudur. Bir kişinin kullandığı giyilebilir cihaz sayısı arttıkça, birden fazla pili birlikte şarj etme ihtiyacı da artar ve büyük miktarda elektrik tüketir. Birçok kullanıcı, her gün çok sayıda cihazı şarj etmeyi hantal bulur ve piller bittiğinde uygunsuz hizmet kesintileri meydana gelir.

   Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü'nden Doçent Jerald Yoo ve Singapur Ulusal Üniversitesi'ndeki (NUS) N.1 Sağlık Enstitüsü tarafından yönetilen bir araştırma ekibi, bu sorunlara bir çözüm geliştirdi. Teknolojileri, cebe yerleştirilen bir cep telefonu gibi tek bir cihazın, insan vücudunu güç iletimi için bir ortam olarak kullanarak, kullanıcının vücudundaki diğer giyilebilir cihazlara kablosuz olarak güç vermesini sağlar. Takımın yeni sisteminin ek bir avantajı var - giyilebilir cihazlara güç sağlamak için tipik bir ev veya ofis ortamında elektronik cihazlardan kullanılmayan enerjiyi toplayabilir.

   Başarıları ilk olarak 10 Haziran 2021'de Nature Electronicsdergisinde yayınlandı . Elektronik giyilebilir cihazlarla ilgili mevcut literatür arasında kurulan türünün ilk örneğidir.

İnsan vücudunun enerji iletimi için bir araç olarak kullanılması

   Pil ömrünü uzatmak ve giyilebilir cihazların tamamen otonom, ancak kablosuz işlemlerini sürdürmek için güç iletimi ve enerji toplama yaklaşımları gereklidir. Bununla birlikte, vücut bölgesi giyilebilir cihazları güçlendirmek için geleneksel yaklaşımlar, gücün iletilebileceği mesafe, enerjinin engellerle karşılaşmadan gidebileceği "yol" ve enerji hareketinin kararlılığı ile sınırlıdır. Bu nedenle, mevcut yöntemlerin hiçbiri, tüm insan vücudunun etrafına yerleştirilmiş giyilebilir cihazlara sürdürülebilir güç sağlayamadı.

   NUS ekibi, kablosuz güç sağlamanın önündeki en büyük engel olan insan vücudunu güç iletimi ve enerji hasadı için bir ortam olarak kullanan bir alıcı ve verici sistemi tasarlayarak bu sınırlamaları tersine çevirmeye karar verdi. Her alıcı ve verici, kapsama alanını tüm gövdeye yaymak için sıçrama tahtası olarak kullanılan bir çip içerir.

   Bir kullanıcının yalnızca vericiyi, kullanıcının bileğindeki akıllı saat gibi tek bir güç kaynağına yerleştirmesi gerekirken, birden fazla alıcı kişinin vücudunun herhangi bir yerine yerleştirilebilir. Sistem daha sonra kaynaktan gelen enerjiyi, vücuda bağlı güç aktarımı olarak adlandırılan bir süreç aracılığıyla kullanıcının vücudundaki birden fazla giyilebilir cihaza güç sağlamak için kullanır. Bu şekilde, kullanıcının yalnızca bir cihazı şarj etmesi gerekecek ve giyilen cihazların geri kalanı aynı anda bu tek kaynaktan çalıştırılabilecek. Ekibin deneyleri, sistemlerinin, 10 saatten fazla bir süre boyunca vücutta 10 giyilebilir cihaza güç sağlamak için tamamen şarj edilmiş tek bir güç kaynağına izin verdiğini gösterdi.

   SUÜ ekibi, tamamlayıcı bir güç kaynağı olarak çevreden enerji toplamayı da araştırdı. Araştırmaları, tipik ofis ve ev ortamlarının, örneğin çalışan bir dizüstü bilgisayardan insanların her zaman maruz kaldığı parazitik elektromanyetik (EM) dalgalara sahip olduğunu buldu. Ekibin yeni alıcısı, ortam ortamından EM dalgalarını süpürür ve vücut-bağlantılı güç verme olarak adlandırılan bir süreç aracılığıyla, insan vücudu, vücudun etrafındaki konumlarından bağımsız olarak giyilebilir cihazlara güç sağlamak için bu enerjiyi toplayabilir.

Daha küçük, pilsiz giyilebilir cihazların yolunu açıyor

   Doç. Dr. Yoo, ekibinin yönteminin faydaları hakkında, "Piller, giyilebilir cihazlarda en pahalı bileşenler arasında yer alıyor ve tasarıma hacim katıyorlar. Benzersiz sistemimiz, pil ihtiyacını ortadan kaldırma potansiyeline sahip ve böylece üreticilerin üretim maliyetini önemli ölçüde azaltırken cihazları minyatürleştirin. Daha heyecan verici bir şekilde, pil kısıtlamaları olmadan, geliştirmemiz EKG yamaları, oyun aksesuarları ve uzaktan teşhis gibi yeni nesil giyilebilir uygulamaları mümkün kılabilir."

   NUS ekibi, gelecekte herhangi bir güç ileten cihazın, kullanıcının cep telefonu veya akıllı saati olsun, diğer tüm giyilebilir cihazların ağ güç taleplerini karşılayabileceği umuduyla, verici/alıcı sistemlerinin güç verimliliğini artırmaya devam edecek. gövde üzerinde, böylece daha uzun bir pil ömrü sağlar.