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

Dorothy Quiggle, profesora asistente de desarrollo de carrera de ingeniería y mecánica en la Facultad de Ingeniería de Penn State, y dos equipos internacionales de investigadores están desarrollando dispositivos para explorar las posibilidades de las antenas portátiles y flexibles. Publicaron dos artículos en abril en Nano-Micro Letters Materials & Design.

“Un transmisor portátil debe ser seguro para su uso en la piel humana, funcional a temperatura ambiente y capaz de resistir torsión, compresión y estiramiento”

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 torsión, compresión y 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.

“Cambiar la geometría de una antena cambiará su rendimiento”, han explicado los autores. “Queríamos apuntar a una estructura geométrica que permitiera el movimiento sin cambiar la frecuencia de transmisión”, han añadido.

El equipo de investigación creó el transmisor flexible en capas. Basándose en investigaciones anteriores, 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 a través del 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, precisan.

La eficiencia energética fue otra prioridad. 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 la degradación de la señal por parte del tejido. La capacidad de la antena para mantener una RF constante también permite que el transmisor recolecte energía de las ondas de radio, declaran, lo que podría reducir el consumo de energía de fuentes externas.

“Hasta donde sabemos, esta es la primera antena portátil que exhibe una frecuencia de resonancia casi sin cambios en un rango de estiramiento relativamente grande”

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 almacenamiento de energía.

“Hemos demostrado una sólida comunicación inalámbrica en un transmisor extensible”,apuntan. “Hasta donde sabemos, esta es la primera antena portátil que exhibe una frecuencia de resonancia casi sin cambios en un rango de estiramiento relativamente grande”, sentencian.

 

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