使用一块电源就能为多个可穿戴设备无线供电？

使用单一电源为多个可穿戴设备无线供电

一块电源利用电磁波如何实现全身可穿戴供电突破

可穿戴技术的发展正在改变人们的生活、工作、娱乐方式以及医疗保健的提供和接受方式。

由 Jerald Yoo 副教授（左）领导的团队为可穿戴设备开发了一种新颖的无线供电解决方案。与他同行的是两名团队成员：李嘉敏女士（中），她的右手腕上有一个发射器，左手腕上有一个与智能手表相连的接收器，以及董一龙先生（右），他拿着一块显示该技术的面板。

已进入日常生活的可穿戴设备包括无线耳机和智能手表，而在医疗保健环境中，通用设备包括助听器、心电图 (ECG) 监测贴片、可穿戴注射器等。

然而，使用这些可穿戴设备面临的一个主要问题是难以正确且轻松地为它们供电。随着可穿戴设备使用的增加，对许多电池充电的需求也同时增加，消耗大量电力。许多用户发现每天为多个设备充电很乏味，并且在电池到期时会发生不合时宜的服务中断。

由新加坡国立大学 (NUS)电气与计算机工程系和 N.1 健康研究所的 Jerald Yoo 副教授领导的一组研究人员现在提出了解决这些问题的解决方案。

研究人员的技术允许一个独立的设备，比如放在口袋里的手机，可以为用户身上的其他可穿戴设备无线充电，只需将人体作为电力传输的媒介。这种创新系统还有一个额外的好处——它可以利用典型办公室或家庭环境中电子设备未使用的能量为可穿戴设备供电。

研究人员的成果于2021年 6 月 10日首次发表在《自然电子》杂志上。这是目前电子可穿戴设备文献中首次确立的同类成果。

利用人体作为动力传输的媒介

为了延长电池的寿命并使它们完全自主——但无线——可穿戴设备的操作，需要能量收集和电力传输方法。但传统的身体区域可穿戴设备供电方法受到能量传输距离、能量运动的稳定性以及能量可以在不遇到障碍的情况下传播的"路径"的限制。

因此，现有技术都无法为围绕整个人体的可穿戴设备提供可持续的电力。

因此，新加坡国立大学的研究人员决定通过开发一种接收器和发射器系统来克服这些限制，该系统利用人体——无线供电的确切障碍——作为能量收集和电力传输的媒介。每个接收器和发射器都有一个芯片，可用作跳板以扩展全身覆盖范围。

身体耦合特征的测量装置

用户只需将发射器放置在单个电源上，就像用户手腕上的智能手表一样，而许多接收器可以放置在人体的任何位置。随后，该系统利用来自电源的能量，通过称为身体耦合电力传输的过程为用户身体上的众多可穿戴设备充电。

以这种方式，用户只需要为单个设备充电，其余佩戴的小工具可以从该一个来源同时充电。该团队进行的实验表明，他们的系统使一个充满电的单一电源能够为多达 10 个身体上的可穿戴设备供电，持续时间超过 10 小时。

作为补充能量来源，研究人员还考虑从周围环境中获取能量。他们的研究表明，典型的家庭和办公室环境存在寄生电磁 (EM) 波，人们会一直受到这些电磁波的影响，例如来自运行中的笔记本电脑。

研究人员的新接收器从周围环境中清除 EM 波，并且在称为身体耦合供电的过程的帮助下，人体有能力利用这种能量为可穿戴设备供电，而不管它们在身体周围的位置。

为更小、无电池的可穿戴设备铺平道路

关于他的团队方法的好处，Yoo 副教授说："电池是可穿戴设备中最昂贵的组件之一，它们增加了设计的体积。我们独特的系统有可能不需要电池，从而使制造商能够将小工具小型化，同时显着降低生产成本。更令人兴奋的是，没有电池的限制，我们的开发可以实现下一代可穿戴应用，例如心电图贴片、游戏配件和远程诊断。"

NUS 团队将继续提高其发射器/接收器系统的供电效率，希望未来任何给定的供电设备，无论是用户的手机还是智能手表，都能满足所有其他可穿戴设备的网络供电需求在身体上，从而使电池寿命更长。