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Alors que les montres intelligentes sont de plus en plus efficaces pour surveiller les signes vitaux de la santé, y compris ce qui se passe lorsque nous dormons, un problème est apparu : ces appareils portables et sans fil sont souvent déconnectés de notre corps pendant la nuit, étant rechargés au chevet du patient. « La qualité du sommeil et ses caractéristiques contiennent beaucoup d’informations importantes sur l’état de santé des patients », explique Sunghoon Ivan Lee, professeur adjoint.

Le sommeil et ses caractéristiques

Mais ces informations ne peuvent pas être suivies sur les smartwatches si ces appareils se rechargent pendant que les utilisateurs dorment, ce qui, selon des recherches antérieures, est souvent le cas. Lee ajoute : « la principale raison pour laquelle les utilisateurs cessent d’utiliser ces dispositifs portables à long terme est qu’ils doivent fréquemment recharger la batterie de l’appareil. »

Après avoir réfléchi à ce problème, Lee et Jeremy Gummeson, ingénieur en informatique portable, ont cherché une solution pour recharger en permanence ces appareils sur le corps afin qu’ils puissent surveiller la santé de l’utilisateur 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7.

Les scientifiques ont eu un déclic lorsqu’ils ont réalisé que « la peau humaine est un matériau conducteur », se souvient M. Lee. « Pourquoi ne pas instrumenter les objets quotidiens, tels que le bureau, la chaise et le volant d’une voiture, pour qu’ils puissent transférer de l’énergie de manière transparente à travers la peau humaine afin de recharger une montre ou tout autre capteur portable pendant que les utilisateurs interagissent avec eux ? En utilisant la peau humaine comme un fil. « Nous pourrons alors inciter les gens à faire des choses comme le suivi du sommeil, car ils n’auront jamais à enlever leur montre pour la recharger », ajoute-t-il.

Dans un article de cette recherche Lee, Gummeson et l’auteur principal Noor Mohammed,  exposent les bases techniques et démontrent la faisabilité du projet. « J’espère que cela ouvrira de nombreuses possibilités pour le développement de dispositifs portables sans batterie, tant pour le grand public que pour les applications cliniques », déclare Noor Mohammed.

Utiliser le tissu humain comme moyen de transfert

M. Gummeson, professeur adjoint de génie électrique et informatique, explique comment cette technologie utilise le tissu humain comme moyen de transfert de l’énergie. « Dans ce dispositif, nous avons une électrode qui se couple au corps humain, que l’on peut considérer comme le fil rouge, si l’on pense à une batterie traditionnelle avec une paire de fils rouge et noir », explique-t-il.

Le fil noir classique est établi entre deux plaques métalliques qui sont intégrées au dispositif portable et un objet du quotidien instrumenté, qui devient couplé (ou virtuellement connecté) via le milieu environnant lorsque la fréquence du signal porteur d’énergie est suffisamment élevée – dans la gamme des centaines de mégahertz (MHz).

Les chercheurs ont testé un prototype de leur technologie auprès de 10 personnes dans trois scénarios au cours desquels le bras ou la main des individus était en contact avec l’émetteur d’énergie, soit en travaillant sur un clavier de bureau ou un ordinateur portable, soit en tenant le volant d’une voiture.

Un transfert de 0,5 à 1 milliwatt

Leurs recherches ont montré qu’environ 0,5 à 1 milliwatt (mW) de courant continu était transféré au dispositif porté au poignet en utilisant la peau comme moyen de transfert. Cette petite quantité d’électricité est conforme aux règles de sécurité établies par la Commission internationale de protection contre les rayonnements non ionisants (ICNIRP) et la Commission fédérale des communications (FCC).

« Vous pouvez considérer que la quantité d’énergie transmise par notre technologie est à peu près comparable à celle qui est transmise par le corps humain lorsque vous vous tenez sur une balance de composition corporelle, ce qui pose des risques minimes pour la santé », explique M. Gummeson. La personne qui entre en contact avec l’émetteur d’énergie ne ressent aucune sensation. « Cela se situe bien au-delà de la gamme de fréquences que l’homme peut percevoir », explique M. Lee.

Améliorer le taux de transfert d’énergie

Pour l’instant, ce prototype ne produit pas assez d’énergie pour faire fonctionner en continu un appareil sophistiqué tel qu’une Apple Watch, mais il pourrait prendre en charge les appareil de fitness à très faible puissance tels que le Fitbit Flex et le Xiaomi Mi-Bands.

L’équipe a pour objectif d’améliorer le taux de transfert d’énergie dans le cadre d’études ultérieures et affirme que les dispositifs portables intelligents deviendront également plus économes en énergie à mesure que les technologies progresseront. « Nous imaginons qu’à l’avenir, en optimisant davantage l’énergie consommée par les capteurs des vêtements, nous pourrons réduire et, à terme, éliminer le temps de charge », explique M. Gummeson. Lee ajoute : « nous pensons qu’il s’agit d’une solution innovante. »

Cette recherche a été publiée dans Proceedings of the ACM on Interactive Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies,

Source : University of Massachusetts Amherst
Crédit photo : iStock

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