Transmisor portátil inalámbrico

La investigación actual sobre electrónica flexible está allanando el camino para sensores inalámbricos que se pueden usar en el cuerpo y recopilar una variedad de datos médicos. Pero sin un dispositivo de transmisión flexible similar, estos sensores requerirían conexiones por cable para transmitir datos de salud.

Al igual que los sensores portátiles, un transmisor portátil debe ser seguro para su uso en la piel humana, funcional a temperatura ambiente y capaz de resistir la torsión, la compresión y el estiramiento. Sin embargo, la flexibilidad del transmisor plantea un desafío único:cuando las antenas se comprimen o estiran, su frecuencia de resonancia (RF) cambia y transmiten señales de radio en longitudes de onda que pueden no coincidir con las de los receptores previstos de la antena.

Los investigadores han creado un transmisor portátil flexible en capas. Sobre la base del trabajo anterior, fabricaron una malla de cobre con un patrón de líneas onduladas superpuestas. Esta malla forma la capa inferior, que toca la piel, y la capa superior, que sirve como elemento radiante en la antena. La capa superior crea un arco doble cuando se comprime y se estira cuando se tira, y se mueve entre estas etapas en un conjunto ordenado de pasos. El proceso estructurado mediante el cual la malla de la antena se arquea, aplana y estira mejora la flexibilidad general de la capa y reduce las fluctuaciones de RF entre los estados de la antena.

La capa de malla inferior evita que las señales de radio interactúen con la piel. Esta implementación, más allá de prevenir el daño tisular, evita una pérdida de energía provocada por el tejido degradando la señal. La capacidad de la antena para mantener una RF constante también permite que el transmisor recolecte energía de las ondas de radio, lo que podría reducir el consumo de energía de fuentes externas.

El transmisor, que puede enviar datos inalámbricos a una distancia de casi 300 pies, puede integrar fácilmente varios chips o sensores de computadora. Con más investigación, podría tener aplicaciones en el control de la salud y los tratamientos clínicos, así como en la generación y el almacenamiento de energía.

Después de desarrollar el prototipo de antena estirable, los investigadores lo analizaron para identificar nuevas vías fundamentales para ajustar un dispositivo de este tipo que podría aplicarse a investigaciones futuras similares. El equipo fabricó una antena con capas y un patrón de malla similar a su prototipo anterior pero sin la estructura de compresión de doble arco. Midieron la deformación de la antena a medida que la malla se estiraba en diferentes intervalos y luego usaron simulaciones por computadora para examinar la relación entre la deformación y el rendimiento de la antena.

Para simplificar el análisis de la transmisión de la señal de radio de la antena, los investigadores utilizaron una técnica matemática para convertir ciertas medidas, como el ancho y el ángulo del patrón de malla repetido, en valores constantes. Con este proceso, llamado normalización, los investigadores pueden concentrarse en la relación entre variables específicas negando la influencia de las variables normalizadas.

El equipo descubrió que la normalización de diferentes variables proporcionaba varias vías para personalizar el rendimiento de la antena. También descubrieron que la geometría simulada de la malla podía producir diferentes resultados, incluso con el mismo conjunto de variables normalizadas.

Aunque los investigadores analizaron las propiedades de la antena portátil, los métodos podrían aplicarse a otros dispositivos de radiofrecuencia. La investigación podría conducir a redes de sensores y transmisores que se llevan en el cuerpo, todos comunicados entre sí y con dispositivos externos.

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