¿AirPods con batería llena siempre? Investigadores descubren una manera de usar el cuerpo como cargador

Hay pocas cosas que odio más que ponerme mis AirPods o mis audífonos inalámbricos Bose Ultra Wireless Open Earbuds y que esa voz me susurre: “Batería baja”.

Por eso estoy entusiasmado con la nueva investigación del Future Interfaces Group de la Universidad Carnegie Mellon. Está explorando una tecnología que podría recargar tus AirPods, o cualquier otro dispositivo pequeño, al absorber electricidad a través de tu piel. En otras palabras, nunca más te quedarás sin batería. Simplemente ponte los audífonos y juega hasta que se te caigan las orejas.

Lo llaman tecnología Power-over-Skin (poder sobre la piel). Chris Harrison, profesor asociado del Instituto de Interacción Hombre-Ordenador de la CMU y coautor de la investigación, me cuenta por correo electrónico que podría convertirse en un punto de inflexión para la industria de la electrónica de consumo.

¿Cómo funciona Power-over-Skin para cargar AirPods y otros dispositivos?

La nueva tecnología funciona transformando el cuerpo humano en un medio de suministro de energía. Utiliza señales de radiofrecuencia (RF) para transmitir electricidad de forma inalámbrica a través de la piel. En términos simples, el sistema consta de un transmisor y un receptor. El transmisor es una unidad alimentada por batería que acopla la energía de RF a la piel del usuario.

Podría integrarse en elementos existentes como un teléfono, un reloj inteligente o un banco de energía, que podrían colocarse en cualquier parte del cuerpo. El receptor absorbe esta energía de RF, transformándola en energía utilizable para operar un dispositivo portátil, como audífonos, anillos o cualquier tipo de dispositivo electrónico de bajo consumo, que podría colocarse en cualquier otra parte del cuerpo.

Los investigadores demostraron que este sistema puede transmitir energía a través de distancias corporales significativas. Puede ir desde la cabeza hasta los pies con suficiente potencia para alimentar microcontroladores, sensores y comunicaciones Bluetooth.

Harrison me dice que la principal innovación aquí es utilizar el propio cuerpo humano como un medio capacitivo para la transferencia de energía. Con esto se evitan las ineficiencias de la recolección de energía de RF aérea tradicional. Esta última desperdicia la mayor parte de la potencia transmitida. “Diseñamos Power-over-Skin teniendo en cuenta las limitaciones, optimizando la transferencia de energía a través del cuerpo y permitiendo lugares de uso que antes eran inviables”, dice Harrison.

Al aprovechar las propiedades de la piel a frecuencias específicas, el equipo logró una transferencia de energía práctica sin interferir con las normas de seguridad humana.

El transmisor emite una señal de RF de 40 MHz que es particularmente eficiente para la transferencia de energía intracorporal. Harrison explica que las frecuencias que permiten la mejor transferencia de energía son aquellas en las que la señal viaja de manera más eficiente con la menor cantidad de pérdida de energía. Para esta tecnología Power-over-Skin, eso sucede alrededor de los 40 MHz. “Elegimos 40 MHz porque las frecuencias más bajas son más fáciles de producir y pierden menos energía al pasar a través del cuerpo”, dice.

La interferencia del ruido de radiofrecuencia ambiental o de superficies conductoras no es un problema, dice Harrison. “Curiosamente, si hay otras fuentes de ruido de radiofrecuencia en el entorno, nuestro circuito de recolección intentará recolectar energía de ellas también, suponiendo que las frecuencias se acoplen al cuerpo humano”.

El equipo también diseñó la frecuencia del transmisor para minimizar la pérdida cuando el usuario hace contacto con superficies conductoras. “Hay cierta pérdida de eficiencia si el usuario toca una superficie conductora”, dice Harrison. “Pero seleccionamos deliberadamente frecuencias que el cuerpo conduce bien, por lo que obtenemos una buena radiación independientemente de la conexión a tierra del usuario”.

¿Qué tan segura es esta tecnología?

Según Harrison, las emisiones de RF del sistema cumplen con las pautas de seguridad establecidas. Esto significa que es seguro para que lo utilicen los humanos. El concepto de utilizar energía de RF no es nuevo. Se utilizan métodos de transferencia de energía inalámbrica similares en dispositivos como cargadores de teléfonos sin contacto y algunos implantes médicos.

Por ejemplo, los marcapasos y los implantes cocleares utilizan la transferencia de energía inalámbrica para recargarse o alimentarse sin cableado directo. Sin embargo, lo que hace que este sistema sea único es que utiliza el propio cuerpo humano para transmitir energía a distancias mayores. Esto es bastante diferente de los métodos de carga inalámbrica típicos que requieren un contacto cercano.

Los nuevos transmisores Power-over-Skin están limitados deliberadamente a 0,5 vatios, lo que está significativamente por debajo del umbral de seguridad reconocido de 5 vatios para la exposición a RF. “No hay evidencia de efectos nocivos con el uso de las frecuencias de RF que empleamos”, dice Harrison.

Una experiencia de usuario completamente diferente

La tecnología también funciona a través de la ropa, gracias a un fenómeno llamado acoplamiento capacitivo. Esto permite transferir energía a través de un campo eléctrico sin contacto físico directo con la piel entre el transmisor y el cuerpo. Esto significa que puedes poner tu teléfono con alimentación por encima de la piel en el bolsillo de tus vaqueros y olvidarte de tener que cargar tus futuros AirPods, otros audífonos o reloj inteligente.

Esto podría cambiar radicalmente la experiencia actual del usuario de dispositivos portátiles, que siempre se ve interrumpida por ciclos de carga. “Si el transmisor está más cerca del torso, como un teléfono en el bolsillo, eso dará un mejor rendimiento en todo el cuerpo”, dice Harrison, explicando que el agua es lo que ayuda a que las señales de RF viajen de manera eficiente a través del cuerpo. También dice que el tipo de cuerpo no afecta la eficiencia, ya que el tejido humano es en gran medida constante en su contenido de agua.

Este sistema alimentado por el cuerpo podría ser revolucionario. Más allá de recargar tus AirPods, podría hacer que los wearables no sólo sean más prácticos sino también más ligeros. Las baterías son el componente más pesado de la mayoría de los dispositivos compactos, ocupan espacio y limitan las opciones de diseño. Eliminar la necesidad de una batería podría cambiar fundamentalmente su diseño y usabilidad. Lo mismo puede suceder con los dispositivos médicos implantables. Alimentados por energía conducida por el cuerpo, estos podrían abrir posibilidades significativas para el monitoreo de la salud a largo plazo y sin mantenimiento, que Harrison dice que estará investigando durante el próximo año.

Sin embargo, los AirPods y los relojes Apple que siempre están encendidos y no necesitan recargarse no se fabricarán mañana. Como señala Harrison, “para dispositivos con un ciclo de energía muy bajo, como los monitores de glucosa que solo necesitan tomar una lectura cada pocos minutos o menos, Power-over-Skin ya podría ser un punto de inflexión”. Pero para la electrónica de consumo, la tecnología necesita más desarrollo. “La tecnología está en la fase de prototipo de investigación y habrá que trabajar más para miniaturizarla y comercializarla, pero la pregunta más importante: ¿se puede hacer?, ya tiene respuesta. Es un gran paso hacia la viabilidad para el consumidor”.