La tecnología transmite energía a través de distancias corporales largas, desde la cabeza hasta los pies, y proporciona suficiente potencia para microcontroladores con capacidades de sensado y comunicación inalámbrica.
Power-over-Skin: Tecnología para wearables sin batería a través de energía intra-corporal
Los avances en dispositivos de computación han permitido que estos sean cada vez más pequeños y portátiles, lo cual facilita su uso en el cuerpo. Sin embargo, el empleo de baterías representa un reto considerable en términos de diseño y experiencia del usuario. Las baterías añaden peso y volumen, además de que requieren recarga constante y, en muchos casos, remoción del dispositivo. Para enfrentar este desafío, investigadores de la Universidad Carnegie Mellon desarrollaron la tecnología «Power-over-Skin», que utiliza el propio cuerpo humano para transmitir energía a múltiples dispositivos sin batería que se llevan distribuidos en la piel.
¿Cómo funciona Power-over-Skin?
La tecnología Power-over-Skin permite la transmisión de energía desde una distancia corporal que puede ir de la cabeza a los pies, con suficiente potencia para alimentar microcontroladores capaces de realizar tareas de sensado y comunicación inalámbrica. En su investigación, los desarrolladores realizaron una serie de experimentos que sirvieron para mejorar e implementar este sistema innovador, asegurando que fuera viable en diversas aplicaciones de dispositivos distribuidos en el cuerpo.
Circuito corporal humano
Para lograr que el cuerpo funcione como conductor de energía, los investigadores modelaron el cuerpo humano como un circuito RC (resistencia-capacitancia) complejo. «Debido a que queremos tener solo un punto de conexión al cuerpo tanto en el lado de transmisión como en el de recepción, debemos confiar en la capacitancia del cuerpo y utilizar ondas de corriente alterna de alta frecuencia (RF) para conducir energía», explicaron. Aunque los valores específicos de este circuito varían ligeramente entre personas, estas diferencias son insignificantes cuando se emplean las frecuencias altas necesarias para esta tecnología.
Mejoras respecto a sistemas anteriores de transmisión intra-corporal
Power-over-Skin representa una evolución sobre los sistemas previos de transferencia de energía intra-corporal (IBPT) diseñados para energizar dispositivos sin batería distribuidos en el cuerpo. Este avance fue posible gracias a mejoras en varios aspectos del sistema, incluyendo el diseño de los circuitos, la elección de componentes y los dispositivos de medición. En total, los investigadores realizaron más de una docena de experimentos para optimizar el diseño, logrando mantener la entrega de energía en distintas partes del cuerpo, incluso con placas receptoras pequeñas. Este avance permite que dispositivos ubicados en diversas áreas puedan funcionar de forma continua, abriendo nuevas posibilidades de aplicaciones corporales.
Potencial de la tecnología Power-over-Skin
Power-over-Skin tiene el potencial de incrementar la practicidad y vida útil de múltiples dispositivos, además de permitir una variedad de ubicaciones corporales que antes no eran posibles. Como ejemplo de su efectividad, los investigadores diseñaron varios dispositivos prototipo:
- Pendiente con LED decorativo: En este caso, el pendiente utiliza un sistema de gestión de energía que controla la frecuencia de parpadeo del LED, almacenando energía en un capacitor. El transmisor, ubicado en una diadema, contiene la única batería del sistema, ya que esta puede soportar el peso adicional, a diferencia de un pendiente pequeño.
- Sensor de temperatura corporal: Se construyó un parche capaz de medir la temperatura corporal y transmitir los datos a través de Bluetooth de baja energía (BLE) a una computadora. Este tipo de sensor permite el monitoreo de temperatura en tiempo real.
Aplicaciones en salud: Monitoreo de largo plazo
Una de las aplicaciones más prometedoras de Power-over-Skin es en el campo de la salud, especialmente para el monitoreo longitudinal de señales biomédicas. Dado que los cambios en estas señales (como la frecuencia cardíaca o la temperatura) suelen ocurrir a lo largo de minutos u horas, los sensores corporales que utilizan esta tecnología pueden realizar monitoreos prolongados sin necesidad de recargar constantemente. Esto permite el desarrollo de dispositivos que pueden almacenar suficiente energía para ejecutar microcontroladores durante largos periodos y transmitir los datos recolectados a otros dispositivos.
Este enfoque de transmisión de energía intra-corporal plantea una serie de beneficios ecológicos y de sostenibilidad, ya que al eliminar la dependencia de baterías desechables y recargables se reduce el impacto ambiental asociado a su producción y disposición. La reducción en el uso de baterías significa menos residuos electrónicos, lo cual está en línea con los principios de sostenibilidad y la búsqueda de tecnologías menos invasivas para el entorno.
Implicaciones para el futuro de los wearables
El enfoque de Power-over-Skin abre un abanico de posibilidades en el desarrollo de wearables avanzados que no requieran recarga continua, permitiendo un uso prolongado y cómodo. Al diseñar dispositivos ligeros y sin baterías, los usuarios pueden tener acceso a dispositivos de monitoreo y control que se integran de manera más natural y menos intrusiva en su vida cotidiana. Con este sistema, la energía provista es suficiente para ejecutar diversas funciones, desde la captura de datos hasta la comunicación inalámbrica, mejorando así la practicidad y eficiencia de estos dispositivos.
Este avance tecnológico puede significar una revolución en la industria de los dispositivos portátiles y en la atención médica, proporcionando herramientas no invasivas y sostenibles para el monitoreo continuo de la salud y el bienestar personal.
Vía www.figlab.com
Anónimo dice
Matrix, ya nos están convirtiendo en pilas