Transmissor vestível sem fio

A pesquisa atual em eletrônica flexível está abrindo caminho para sensores sem fio que podem ser usados ​​no corpo e coletar uma variedade de dados médicos. Mas sem um dispositivo de transmissão flexível semelhante, esses sensores exigiriam conexões com fio para transmitir dados de saúde.

Assim como os sensores vestíveis, um transmissor vestível precisa ser seguro para uso na pele humana, funcional à temperatura ambiente e capaz de suportar torções, compressão e alongamento. A flexibilidade do transmissor, no entanto, representa um desafio único:quando as antenas são comprimidas ou esticadas, sua frequência de ressonância (RF) muda e elas transmitem sinais de rádio em comprimentos de onda que podem não corresponder aos receptores pretendidos da antena.



Os pesquisadores criaram um transmissor flexível e vestível em camadas. Com base em trabalhos anteriores, eles fabricaram uma malha de cobre com um padrão de linhas onduladas sobrepostas. Essa malha compõe a camada inferior, que toca a pele, e a camada superior, que serve como elemento radiante na antena. A camada superior cria um arco duplo quando comprimida e estica quando puxada – e se move entre esses estágios em um conjunto ordenado de etapas. O processo estruturado através do qual a malha da antena arqueia, achata e estica melhora a flexibilidade geral da camada e reduz as flutuações de RF entre os estados da antena.

A camada de malha inferior impede que os sinais de rádio interajam com a pele. Essa implementação, além de prevenir danos ao tecido, evita a perda de energia causada pela degradação do sinal pelo tecido. A capacidade da antena de manter uma RF estável também permite que o transmissor colete energia das ondas de rádio, reduzindo potencialmente o consumo de energia de fontes externas.

O transmissor, que pode enviar dados sem fio a uma distância de quase 300 pés, pode integrar facilmente vários chips de computador ou sensores. Com mais pesquisas, poderia ter aplicações em monitoramento de saúde e tratamentos clínicos, bem como geração e armazenamento de energia.

Depois de desenvolver o protótipo de antena extensível, os pesquisadores o analisaram para identificar novos caminhos fundamentais para ajustar esse dispositivo que poderia ser aplicado a pesquisas futuras semelhantes. A equipe fabricou uma antena com camadas e um padrão de malha semelhante ao protótipo anterior, mas sem a estrutura de compressão de arco duplo. Eles mediram a deformação da antena à medida que a malha era esticada em diferentes intervalos, então usaram simulações de computador para examinar a relação entre a deformação e o desempenho da antena.

Para simplificar a análise da transmissão do sinal de rádio da antena, os pesquisadores usaram uma técnica matemática para converter certas medidas – como a largura e o ângulo do padrão de malha repetido – em valores constantes. Com esse processo, chamado de normalização, os pesquisadores podem focar na relação entre variáveis ​​específicas negando a influência das variáveis ​​normalizadas.

A equipe descobriu que a normalização de diferentes variáveis ​​forneceu vários caminhos para personalizar o desempenho da antena. Eles também descobriram que a geometria simulada da malha poderia produzir resultados diferentes, mesmo com o mesmo conjunto de variáveis ​​normalizadas.

Embora os pesquisadores tenham analisado as propriedades das antenas vestíveis, os métodos podem ser aplicados a outros dispositivos de radiofrequência. A pesquisa pode levar a redes de sensores e transmissores usados ​​no corpo, todos se comunicando entre si e com dispositivos externos.

Assista a um vídeo na Tech Briefs TV aqui. Para mais informações, entre em contato com Megan Lakatos em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa habilitar o JavaScript para visualizá-lo.; 814-865-5544.