単一電源から複数ウェアラブルデバイスへのワイヤレス給電

ウェアラブル技術の進歩は、私たちの生活、仕事、遊び、そしてヘルスケアの提供と受け取りのあり方を再構築しています。日常生活に溶け込んだウェアラブルにはスマートウォッチやワイヤレスイヤホンがあり、医療現場ではウェアラブル注入器、心電図（ECG）モニタリングパッチ、補聴器などが一般的です。

これらのウェアラブル利用における主要な課題は、それらを適切かつ便利に電力供給し続けることです。使用するウェアラブルの数が増えるにつれ、複数のバッテリーを充電する必要性も増大し、膨大な電力を消費します。多くのユーザーは毎日多数のデバイスを充電することを煩わしく感じ、バッテリー切れによる不便なサービス中断が発生します。

シンガポール国立大学（NUS）健康イノベーション研究所の研究チームが、これらの問題の解決策を開発しました。彼らの技術により、ポケットに入れた携帯電話のような単一デバイスが、人体を電力伝送の媒質として用いて、ユーザーの身体上の他のウェアラブルデバイスにワイヤレス給電できます。チームの斬新なシステムにはさらなる利点があります——一般的な家庭やオフィス環境にある電子機器からの未使用エネルギーを収集してウェアラブルに給電できます。

ウェアラブルデバイスのバッテリー寿命を延ばし、完全自律的なワイヤレス動作を維持するには、エネルギー収集とワイヤレス伝送アプローチが望ましいです。しかし、身体装着型ウェアラブルへの給電における従来のアプローチは、電力伝送可能な距離、エネルギーが障害物なく移動できる「経路」、エネルギー移動の安定性によって制限されます。したがって、現在のどの方法も、人体の周囲に配置されたウェアラブルへ持続的に電力を供給できていません。

NUSチームは、ワイヤレス給電の障害そのもの——人体——を電力伝送とエネルギー収集の媒質として利用することで、これらの制限を逆手に取りました。各受信機と送信機には、身体全体へカバレッジを拡張するための足がかりとしてチップが含まれています。

ユーザーは送信機を腕時計のような単一電源に配置するだけでよく、複数の受信機を身体のあらゆる場所に配置できます。システムはその電源からエネルギーを取り出し、体結合電力伝送と呼ばれるプロセスで、ユーザーの身体上の複数のウェアラブルを同時に給電します。これにより、ユーザーは1台のデバイスのみ充電すればよく、装着している他のガジェットはその単一電源から同時に給電されます。チームの実験では、フル充電された単一電源で、身体上の最大10台のウェアラブルデバイスを10時間以上給電できることが示されました。

補完的な電源として、NUSチームは環境からのエネルギー収集も検討しました。研究によると、典型的なオフィスや家庭環境には、人々が常に曝露している寄生電磁（EM）波が存在します。例えば、稼働中のノートパソコンからです。チームの斬新な受信機は環境からのEM波を採取し、体結合給電のプロセスを通じて、人体がこのエネルギーを収集し、身体周囲の場所に関わらずウェアラブルデバイスに給電できます。

チームの手法の利点について、ユー教授は次のように述べています：「バッテリーはウェアラブルデバイスで最も高価な部品の一つであり、設計に嵩張りを加えます。私たちのユニークなシステムはバッテリーの必要性を排除する可能性があり、メーカーがガジェットを小型化し、製造コストを大幅に削減することを可能にします。さらにエキサイティングなのは、バッテリーの制約から解放されることで、ECGパッチ、ゲームアクセサリー、遠隔診断など、次世代のウェアラブルアプリケーションを実現できることです。」NUSチームは送受信システムの給電効率向上に取り組み続けています。

詳細については、キャロリン・フォン氏までお問い合わせください。