Питание гаджетов через кожу человека

19.11.2024

Современные носимые устройства, такие как фитнес-трекеры и медицинские датчики, требуют компактных и удобных решений для питания. Инженеры из Университета Карнеги-Меллон в США предложили инновационное решение: использовать человеческое тело как проводник для радиочастотной энергии. Разработанная ими технология, получившая название Power-over-Skin, способна обеспечить электроэнергией компактные устройства, делая их более удобными и автономными.

Человеческое тело обладает удивительной способностью эффективно проводить радиочастотную (РЧ) энергию на частоте 40 МГц. Исследователи выяснили, что такая частота оптимальна для минимизации потерь энергии. В основе технологии лежит использование емкостных приемников, которые можно разместить на коже или даже поверх одежды. Благодаря этому энергия передается к устройствам без применения инвазивных методов или громоздких батарей.

На практике ученые продемонстрировали работу технологии Power-over-Skin на нескольких носимых устройствах. Среди них - Bluetooth-кольцо с джойстиком, медицинский патч для мониторинга состояния здоровья и датчик солнечного излучения с дисплеем. Эти прототипы подтверждают, что технология может найти применение в различных областях, включая VR и AR-гарнитуры, а также медицинские устройства.

Главным достоинством технологии является ее энергоэффективность и удобство. Однако важно учитывать, что Power-over-Skin подходит только для устройств с низким энергопотреблением. Например, технология успешно обеспечит энергией умные часы или фитнес-трекеры, но для питания мощных процессоров или графических чипов ее возможностей недостаточно. К тому же эффективность передачи энергии снижается при увеличении расстояния между передатчиком и приемником, а также при наличии одежды.

Для исследования эффективности передачи энергии команда протестировала несколько расположений передатчиков на теле: на подошве правой ноги, животе, левом запястье и лице. Приемники же размещали на правом голеностопном суставе, задней части шеи, груди, бицепсах и указательном пальце. Максимальная мощность, зарегистрированная при минимальном расстоянии между передатчиком и приемником, составила 1,53 мВт, а минимальная - 5,3 мкВт. Такие данные подчеркивают важность продуманного размещения компонентов системы для достижения наилучших результатов.

Если технология Power-over-Skin будет полностью безопасной для здоровья, она имеет шанс произвести настоящую революцию в индустрии носимой электроники. Внедрение такого подхода позволит создавать компактные устройства, которые не требуют регулярной зарядки, что особенно важно для медицинских сенсоров и других устройств с постоянным использованием.

Технология Power-over-Skin демонстрирует, как наука может преобразить привычные представления о носимых устройствах и их питании. Использование человеческого тела для передачи энергии открывает новые горизонты для разработки удобных, энергоэффективных гаджетов. В ближайшие годы эта идея может стать основой для новых поколений умной электроники, способной изменить нашу повседневную жизнь.

<< Назад: Электрокроссовер Kia EV3 20.11.2024

>> Вперед: Твердотельный накопитель IRDM PRO GEN 5 19.11.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Оптоволоконные датчики для безопасности поездов 01.10.2013 Система оптоволоконных датчиков вдоль 36-километрового участка высокоскоростных пригородных железнодорожных путей, соединяющих Гонконг и материковый Китай, за последние несколько лет произвела более 10 миллионов измерений. Эти измерения продемонстрировали работу системы, которая призвана защитить пассажирские и грузовые поезда от несчастных случаев. Датчики могут оперативно обнаружить вероятные проблемы, такие как чрезмерная вибрация, механические дефекты, скоростные и температурные аномалии. Как только система фиксирует проблему, она тут же оповещает о ней машиниста. Тот, в свою очередь, должен предпринять ряд мер для того, чтобы избежать несчастного случая. Во время семилетних испытаний датчики около 30 раз фиксировали аномальные вибрации. И в некоторых случаях вибрации действительно представляли опасность для поезда, и даже могли привести к его крушению. В других случаях аномальная вибрация наблюдалась из-за использования неподходящей смазки, а значит, позволяли механикам во время заменить его и предотвратить преждевременный износ деталей. Система оптоволоконных датчиков была разработана для облегчения технического обслуживания железнодорожного транспорта и сокращения расходов на его ремонт. Уже сейчас понятно, что система позволяет железнодорожным компаниям экономить не менее 250 тыс. долларов в год. Важно, что сама сеть оптоволоконных датчиков стоит на треть дешевле других систем мониторинга, использующихся на высокоскоростной железной дороге. Сейчас новую оптоволоконную систему датчиков установили на всех пригородных железнодорожных маршрутах в Гонконге, а в скором времени сеть будет развернута на железных дорогах в Сингапуре и Австралии. В настоящее время железнодорожная отрасль во всем мире бурно развивается: скорость поездов растет, время в пути сокращается и это делает данный вид транспорта все более популярным. Например, в Китае и других странах скорость многих поездов уже свыше 300 км/ч, а значит, требуются дополнительные меры по обеспечению безопасности пассажиров, грузов и транспорта. И новая система оптоволоконных датчиков - относительно недорогой и эффективный способ обеспечения такой безопасности. Основой новой системы датчиков является технология, разработанная еще в 70-80-х гг., и известная как волоконная решетка Брэгга. Этот тип датчиков отражает узкие спектры света, длины волн которых сдвигаются из-за температурных/деформационных вариаций. Соединение волоконной решетки Брэгга с механическими преобразователями позволяет измерять давление, ускорение и другие параметры. Датчики размещаются в отсеках поезда или вдоль железнодорожных путей. При возникновении внезапной помехи на рельсах или чрезмерной вибрации - изменяется спектр отражения решеток. А так как система работает исключительно по методу оптического обнаружения, то нет никаких проблем с электромагнитными помехами от линий электропередач, которые идут параллельно многим современным железнодорожным линиям.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025