Napajanje senzora zvučnim valovima izgovorenih riječi

Nova vrsta mehaničkih senzora, koje su razvili istraživači predvođeni Marcom Serra-​Garciom i profesorom geofizike Johanom Robertssonom sa švicarskog Instituta tehnologije ETH Zurich, napaja se zvučnim valovima koji se stvaraju izgovorenim riječima ljudi.

Kad god se izgovori određena riječ ili se proizvede određeni ton ili šum, emitirani zvučni valovi uzrokuju vibriranje senzora. Ta je energija dovoljna za stvaranje sićušnog električnog impulsa koji uključuje elektronički uređaj, odnosno senzor koji se koristi za razne potrebe.

Prototip koji su istraživači razvili u švicarskom Inovacijskom parku Zürich u Dübendorfu već je patentiran. Može razlikovati izgovorene riječi drei (tri) i vier (četiri. Budući da riječ "vier" ima više zvučne energije koja rezonira sa senzorom u usporedbi s riječi "drei", uzrokuje vibriranje senzora, dok "drei" ne. To znači da bi riječ "vier" mogla uključiti uređaj ili pokrenuti daljnje procese. S "trojkom" se ništa ne bi dogodilo. 

Novije varijante senzora trebale bi moći razlikovati do dvanaest različitih riječi, kao što su standardne strojne naredbe poput "uključeno", "isključeno", "gore" i "dolje". U usporedbi s prototipom veličine dlana, nove verzije također su puno manje, otprilike veličine nokta, a istraživači ih namjeravaju dodatno minijaturizirati.

Senzor je ono što je poznato kao metamaterijal, no nije upotrijebljeni materijal ono što senzoru daje posebna svojstva, već struktura. "Naš se senzor sastoji isključivo od silikona i ne sadrži otrovne teške metale ni minerale rijetke zemlje, kao što to čine konvencionalni elektronički senzori", kaže Serra-​Garcia.

Senzor se sastoji od desetaka identičnih ili slično strukturiranih ploča koje su međusobno povezane sićušnim šipkama. Ove spojne šipke djeluju poput opruga. Istraživači su koristili računalno modeliranje i algoritme kako bi razvili poseban dizajn ovih mikrostrukturiranih ploča i razradili kako ih pričvrstiti jedne na druge. Opruge su te koje određuju hoće li određeni izvor zvuka pokrenuti senzor ili ne.

Mogući slučajevi upotrebe ovih senzora bez baterija, osim praćenja vitalnih znakova ljudi, uključuju praćenje potresa ili struktura zgrada. Mogli bi, na primjer, registrirati kada se u zgradi pojavi pukotina koja ima odgovarajuću energiju zvuka ili valova.

Također postoji interes za senzore bez baterija za nadzor naftnih bušotina koje nisu korištene. Plin može izaći iz curenja u bušotinama, proizvodeći karakterističan zvuk šištanja. Takav mehanički senzor mogao bi detektirati ovo siktanje i pokrenuti alarm bez stalne potrošnje električne energije, što ga čini daleko jeftinijim i zahtijeva mnogo manje održavanja.

Serra-​Garcia također vidi primjenu u medicinskim uređajima poput kohlearnih implantata. Ove proteze za gluhe zahtijevaju stalno napajanje za obradu signala iz baterija. Njihovo napajanje nalazi se iza uha, gdje nema mjesta za velike baterije. To znači da korisnici takvih uređaja moraju mijenjati baterije svakih dvanaest sati, a novi senzori također bi se mogli koristiti za kontinuirano mjerenje očnog tlaka. 

Napajanje uređaja izgovorenim riječima malo nas podsjeća na izgovaranje čarobnih riječi i formula u fantasy filmovima, no vjerujemo da ih čarobnjaci i vještice nisu izgovarali s ciljem moduliranja zvučnih valova. Ili ipak jesu?

Znanstvena studija objavljena je u časopisu Advanced Functional Materials.