Sunghoon李建阳演示了可穿戴设备是如何通过他的左前臂与键盘下方的电源发射器接触来充电的。功劳:UMass Amherst随着智能手表越来越能够监测健康的生命体征，包括我们睡觉时发生的事情，一个问题出现了:那些可穿戴的无线设备经常在一夜之间与我们的身体断开连接，在床边充电。“睡眠质量及其模式包含了许多关于患者健康状况的重要信息，”麻省大学阿默斯特信息和计算机科学学院助理教授、高级人类健康分析实验室主任桑胡恩·李建阳说。
但是，如果可穿戴设备在用户睡觉时充电，智能手表就无法跟踪这些信息，此前的研究表明，这种情况经常发生。Lee补充道，“用户停止长期使用可穿戴设备的主要原因是，他们必须频繁给设备上的电池充电。”
考虑到这个问题，Lee与UMass Amherst可穿戴计算工程师Jeremy Gummeson集思广益，找到了一种解决方案，可以在身体上持续给这些设备充电，以便它们可以全天候监控用户的健康状况。
李回忆说，当科学家们意识到“人的皮肤是一种导电材料”时，他们恍然大悟。“为什么我们不能对日常物品进行仪器化，比如办公桌、椅子和汽车方向盘，这样它们就可以在用户与它们交互的同时，通过人体皮肤无缝传输电能，为手表或任何可穿戴传感器充电？比如用人的皮肤做电线。
“然后我们可以激励人们去做像睡眠跟踪这样的事情，因为他们从来不需要摘下手表来充电，”他补充道。
在《交互移动、可穿戴和无处不在技术学术会议论文集》上发表的一篇论文中，李、古米森和主要作者、李实验室的博士生努尔·穆罕默德(Noor Mohammed)阐述了技术基础，并展示了其可行性。穆罕默德说:“我希望这将为消费者和临床应用开发非常少电池的可穿戴设备打开许多可能性。
本周，UMass Amherst团队获得了美国国家科学基金会598，720美元的资助，用于继续开发该系统的硬件和软件。
电气和计算机工程助理教授Gummeson解释了这项技术是如何利用人体组织作为能量传递媒介的。他说:“在这个设备中，我们有一个连接到人体的电极，你可以把它想象成红线，如果你想的是一个传统的电池，有一对红黑线。
传统的黑线建立在嵌入可穿戴设备的两块金属板和一个装有仪器的日常物体之间，当能量载体信号的频率足够高(在数百兆赫(MHz)范围内)时，这两块金属板通过周围环境耦合(或虚拟连接)。
研究人员在三个场景中对10个人测试了他们的技术原型，在这些场景中，个人的手臂或手与电力发射器接触——要么是在桌面键盘或笔记本电脑上工作，要么是握着汽车方向盘。
他们的研究表明，大约0.5—1毫瓦的直流电(DC)被传输到手腕上的装置，使用皮肤作为传输媒介。这少量的电力符合国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)和联邦通信委员会(FCC)制定的安全法规。
“你可以认为我们的技术传递的能量大致相当于你站在身体成分表上时通过人体传递的能量，因此对健康的危害最小，”冈米森说。
接触电力发送器的人没有感觉。“这远远超出了人类实际能感知的频率范围，”李说。
该原型目前无法产生足够的功率来持续运行苹果手表等复杂设备，但可以支持Fitbit Flex和小米Mi-Bands等超低功耗健身跟踪器。
UMass Amherst团队的目标是在后续研究中提高电能传输速率，并表示随着技术的进步，智能可穿戴设备也将变得更加节能。“我们想象在未来，随着我们进一步优化可穿戴传感器消耗的功率，我们可以减少并最终消除充电时间，”Gummeson说。
李补充道，“我们认为这是一个创新的解决方案。”
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