Pemancar Nirkabel Fleksibel untuk Sensor Medis Dapat Ditekan

Penelitian saat ini tentang elektronik lentur membuka jalan untuk sensor nirkabel yang dapat dikenakan di tubuh dan mengumpulkan berbagai data medis. Namun tanpa perangkat pemancar lentur yang serupa, sensor ini akan memerlukan koneksi kabel untuk mentransmisikan data kesehatan.

Seperti sensor dapat ditekan, pemancar dapat ditekan perlu aman untuk digunakan pada kulit manusia, fungsional pada suhu ruangan, dan mampu menahan lenturan, kompresi, dan peregangan. Fleksibilitas pemancar, meskipun, menimbulkan tantangan unik: Saat antena ditekan atau diregang, frekuensi resonansi (RF) berubah dan mereka mentransmisikan sinyal radio pada panjang gelombang yang mungkin tidak cocok dengan yang diinginkan oleh penerima antena.

Peneliti telah mencipta pemancar dapat ditekan, dapat dikenakan dalam lapisan. Berlandaskan pada pekerjaan sebelumnya, mereka memproduksi jaring tembaga dengan pola garis bergelombang yang tumpang tindih. Jaring ini membentuk lapisan bawah, yang menyentuh kulit, dan lapisan atas, yang berfungsi sebagai elemen radiasi dalam antena. Lapisan atas menciptakan double arch saat ditekan dan meregang saat ditarik — dan bergerak di antara tahap-tahap ini dalam serangkaian langkah yang terstruktur. Proses terstruktur melalui yang jaring antena membentang, merata, dan meregang meningkatkan fleksibilitas keseluruhan lapisan dan mengurangi fluktuasi RF di antara keadaan antena.

Lapisan jaring bawah mencegah sinyal radio berinteraksi dengan kulit. Implementasi ini, selain mencegah kerusakan jaringan, juga menghindari hilangnya energi yang disebabkan oleh jaringan yang meredam sinyal. Kemampuan antena untuk mempertahankan RF yang stabil juga memungkinkan pemancar untuk mengumpulkan energi dari gelombang radio, yang dapat mengurangi konsumsi energi dari sumber eksternal.

Pemancar, yang dapat mengirim data nirkabel pada jarak hampir 300 kaki, dapat dengan mudah mengintegrasikan sejumlah chip komputer atau sensor. Dengan penelitian lebih lanjut, ini dapat memiliki aplikasi dalam pemantauan kesehatan dan perawatan klinis serta pembuatan dan penyimpanan energi.

Setelah mengembangkan prototipe antena dapat diregang, peneliti menganalisisnya untuk mengidentifikasi jalur fundamental baru untuk menyetel ulang perangkat semacam ini yang dapat diterapkan pada penelitian serupa di masa depan. Tim memproduksi antena dengan lapisan dan pola jaring yang mirip dengan prototipe sebelumnya mereka tetapi tanpa struktur kompresi double arch. Mereka mengukur deformasi antena saat jaring diregang pada interval yang berbeda, kemudian menggunakan simulasi komputer untuk memeriksa hubungan antara deformasi dan kinerja antena.

Untuk menyederhanakan analisis transmisi sinyal radio antena, peneliti menggunakan teknik matematika untuk mengonversi beberapa pengukuran — seperti lebar dan sudut pola jaring yang berulang — menjadi nilai konstan. Dengan proses ini, yang disebut normalisasi, peneliti dapat fokus pada hubungan antara variabel tertentu dengan meniadakan pengaruh variabel yang dinormalisasi.

Tim menemukan bahwa normalisasi variabel yang berbeda menyediakan beberapa jalan untuk menyesuaikan kinerja antena. Mereka juga menemukan bahwa geometri simulasi jaring dapat menghasilkan hasil yang berbeda, bahkan dengan sekelompok variabel yang dinormalisasi yang sama.

Meskipun peneliti menganalisis properti antena dapat ditekan, metode dapat diterapkan pada perangkat radio frekuensi lainnya. Penelitian dapat mengarah pada jaringan sensor dan pemancar yang dikenakan di tubuh, semuanya berkomunikasi satu sama lain dan dengan perangkat eksternal.

Tonton video di Tech Briefs TV di sini. Untuk informasi lebih lanjut, hubungi Megan Lakatos di [email dilindungi]; 814-865-5544.