De grootste techmerken zoeken in 2024 nog steeds naar manieren om moderne wearables batterijloos te maken. Een nieuw onderzoek van de Carnegie Mellon University zou wel eens het antwoord kunnen bieden: wetenschappers hebben een techniek ontwikkeld om de volgende generatie wearables via huidcontact van stroom te voorzien.
Onderzoekers van de Future Interfaces Group hebben een manier gevonden om draagbare apparaatjes van stroom te voorzien via het menselijk lichaam. De methode heet Power-over-Skin en zou de deur kunnen openen naar een toekomst waarin de beste smartwatches geen ingebouwde batterij meer nodig hebben.
Kort gezegd stuurt de methode stroom vanuit een enkele batterij-aangedreven zender die op het lichaam wordt gedragen naar een reeks batterijloze apparaten die op de huid zijn bevestigd. Uit onderzoek blijkt dat het menselijk lichaam effectief 40MHz RF-energie geleidt, wat Power-over-Skin gebruikt om stroom door de huid te verspreiden.
Onderzoekers Andy Kong, Daehwa Kim en Chris Harrison ontdekten dat ze stroom van een enkele zender over het hele lichaam konden overbrengen. Ze ontdekten ook dat de hoeveelheid overgebrachte stroom afhing van de nabijheid van de zender en ontvangers. Bijvoorbeeld, een zender op de onderarm met een ontvanger op de pols leverde meer microwatt op.
Tijdens hun tests waren de onderzoekers in staat om een LED-oorbel, een rekenmachine en een Bluetooth-ring met joystickbesturing van stroom te voorzien. Ze experimenteerden ook met het inbouwen van zenders in bestaande voorwerpen, waaronder een smartphone, een VR-headset en een schoen. Omdat de huidverbinding capacitief is, werkt het ook door kleding heen, zoals een zender in je broekzak.
Vernieuwend
De voordelen van Power-over-Skin zijn talrijk. Door ingebouwde batterijen weg te laten, kunnen draagbare apparaten veel kleiner en lichter worden gemaakt, wat de deur opent naar verschillende veelzijdige toepassingen. Eén toepassing die in het onderzoeksrapport wordt genoemd, is een dunne medische patch die gezondheidsstatistieken monitort. Omdat er geen batterij vervangen hoeft te worden, zou zo’n patch theoretisch gezien permanent op een patiënt kunnen blijven zitten.
Een bijkomend voordeel van Power-over-Skin is dat het gebruik van één enkele zender om stroom te delen in plaats van elke wearable een eigen batterij te geven, de benodigde middelen en impact op het milieu aanzienlijk vermindert. Naarmate de technologie verder wordt ontwikkeld, zullen verfijningen naar verwachting zorgen voor een efficiëntere stroomlevering. Hoewel het onwaarschijnlijk is dat Power-over-Skin voldoende energie kan leveren voor apparaten met een hoog stroomverbruik, lijkt het goed mogelijk dat de technologie op korte termijn zal worden ingezet voor toepassingen zoals smartwatches en fitness-trackers.
Tijdens hun tests hebben de onderzoekers bewezen dat Power-over-Skin microprocessors, digitale schermen en draadloze communicatie-modules kan aandrijven, zij het met componenten die geoptimaliseerd zijn voor deze technologie. Met de juiste plaatsing van de zender en ontvanger en verbeteringen in de efficiëntie van onderdelen, zijn er veel mogelijkheden voor toekomstige wearables.
Een belangrijk aandachtspunt is of het gebruik van het lichaam als geleider van RF-energie mogelijk negatieve effecten heeft op de gezondheid van de drager. In het onderzoeksrapport wordt benadrukt dat het belangrijk is om hotspots te vermijden, waarbij RF-energie door een klein contactgebied stroomt. Uit de tests bleek dat geen van de deelnemers ongemak of pijn ervaarde. Als langdurige blootstelling geen complicaties veroorzaakt, zou Power-over-Skin wel eens een grote verandering teweeg kunnen brengen in de manier waarop wearables worden ontworpen en van stroom worden voorzien.
