Transmissor Sem Fio Flexível para Sensores Médicos Vestíveis

A pesquisa atual em eletrônica flexível está pavimentando o caminho para sensores sem fio que podem ser usados no corpo e coletar uma variedade de dados médicos. Mas sem um dispositivo transmissor flexível similar, esses sensores exigiriam conexões cabeadas para transmitir dados de saúde.

Como sensores vestíveis, um transmissor vestível precisa ser seguro para uso na pele humana, funcional em temperatura ambiente, e capaz de suportar torção, compressão e alongamento. A flexibilidade do transmissor, porém, representa um desafio único: quando 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 dos receptores pretendidos da antena.

Pesquisadores criaram um transmissor vestível flexível em camadas. Baseando-se em trabalho anterior, eles fabricaram uma malha de cobre com um padrão de linhas onduladas sobrepostas. Esta 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 passos. O processo estruturado através do qual a malha da antena arqueia, aplana e estica melhora a flexibilidade geral da camada e reduz flutuações de RF entre os estados da antena.

A camada inferior de malha mantém sinais de rádio de interagir com a pele. Esta implementação, além de prevenir danos ao tecido, evita uma perda de energia causada pelo tecido degradando o sinal. A capacidade da antena de manter uma RF estável também permite que o transmissor colete energia de ondas de rádio, potencialmente reduzindo o consumo de energia de fontes externas.

O transmissor, que pode enviar dados sem fio a um alcance de quase 300 pés, pode integrar facilmente uma série de 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.

Após desenvolver o protótipo de antena elástica, os pesquisadores a analisaram para identificar novos caminhos fundamentais para ajuste fino de tal dispositivo que poderiam ser aplicados a pesquisas futuras semelhantes. A equipe fabricou uma antena com camadas e padrão de malha semelhante ao seu protótipo anterior, mas sem a estrutura de compressão de arco duplo. Eles mediram a deformação da antena enquanto 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 de sinal de rádio da antena, os pesquisadores usaram uma técnica matemática para converter certas medições — como a largura e o ângulo do padrão de malha repetitivo — em valores constantes. Com este processo, chamado 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 várias avenidas 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 propriedades de antena vestível, os métodos poderiam ser aplicados a outros dispositivos de radiofrequência. A pesquisa poderia 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, contate Megan Lakatos em Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo.; 814-865-5544.