Draadloze, draagbare zender

Lopend onderzoek naar flexibele elektronica maakt de weg vrij voor draadloze sensoren die op het lichaam kunnen worden gedragen en allerlei medische gegevens kunnen verzamelen. Maar zonder een soortgelijk flexibel zendapparaat zouden deze sensoren bekabelde verbindingen nodig hebben om gezondheidsgegevens te verzenden.

Net als draagbare sensoren moet een draagbare zender veilig zijn voor gebruik op de menselijke huid, functioneel zijn bij kamertemperatuur en bestand zijn tegen draaien, samendrukken en uitrekken. De flexibiliteit van de zender vormt echter een unieke uitdaging:wanneer antennes worden gecomprimeerd of uitgerekt, verandert hun resonantiefrequentie (RF) en zenden ze radiosignalen uit op golflengten die mogelijk niet overeenkomen met die van de beoogde ontvangers van de antenne.

Onderzoekers hebben een flexibele, draagbare zender in lagen gemaakt. Voortbouwend op eerder werk, vervaardigden ze een koperen gaas met een patroon van overlappende, golvende lijnen. Dit gaas vormt de onderste laag, die de huid raakt, en de bovenste laag, die dienst doet als stralend element in de antenne. De bovenste laag creëert een dubbele boog wanneer deze wordt samengedrukt en rekt uit wanneer eraan wordt getrokken - en beweegt tussen deze fasen in een geordende reeks stappen. Het gestructureerde proces waardoor de antennegaas buigt, vlakt en uitrekt, verbetert de algehele flexibiliteit van de laag en vermindert RF-fluctuaties tussen de statussen van de antenne.

De onderste mesh-laag zorgt ervoor dat radiosignalen geen interactie hebben met de huid. Deze implementatie vermijdt niet alleen het voorkomen van weefselbeschadiging, maar vermijdt ook een verlies van energie veroorzaakt door weefsel dat het signaal afbreekt. Dankzij het vermogen van de antenne om een ​​stabiele RF te handhaven, kan de zender ook energie verzamelen van radiogolven, waardoor mogelijk het energieverbruik van externe bronnen wordt verlaagd.

De zender, die draadloze gegevens kan verzenden op een afstand van bijna 300 voet, kan gemakkelijk een aantal computerchips of sensoren integreren. Met verder onderzoek zou het toepassingen kunnen hebben in gezondheidsmonitoring en klinische behandelingen, evenals in energieopwekking en -opslag.

Na de ontwikkeling van het prototype van de rekbare antenne, analyseerden de onderzoekers het om nieuwe fundamentele wegen te identificeren voor het verfijnen van een dergelijk apparaat dat zou kunnen worden toegepast op soortgelijk, toekomstig onderzoek. Het team fabriceerde een antenne met lagen en een maaspatroon vergelijkbaar met hun vorige prototype, maar zonder de dubbele boogcompressiestructuur. Ze maten de vervorming van de antenne terwijl het gaas met verschillende tussenpozen werd uitgerekt, en gebruikten vervolgens computersimulaties om de relatie tussen de vervorming en de antenneprestaties te onderzoeken.

Om de analyse van de radiosignaaloverdracht van de antenne te vereenvoudigen, gebruikten de onderzoekers een wiskundige techniek om bepaalde metingen - zoals de breedte en hoek van het zich herhalende maaspatroon - om te zetten in constante waarden. Met dit proces, normalisatie genaamd, kunnen onderzoekers zich concentreren op de relatie tussen specifieke variabelen door de invloed van de genormaliseerde variabelen teniet te doen.

Het team ontdekte dat de normalisatie van verschillende variabelen verschillende mogelijkheden bood om de prestaties van de antenne aan te passen. Ze ontdekten ook dat de gesimuleerde geometrie van de mesh verschillende resultaten kon opleveren, zelfs met dezelfde set genormaliseerde variabelen.

Hoewel de onderzoekers de eigenschappen van draagbare antennes analyseerden, konden de methoden worden toegepast op andere radiofrequentieapparaten. Het onderzoek zou kunnen leiden tot netwerken van sensoren en zenders die op het lichaam worden gedragen en die allemaal met elkaar en met externe apparaten communiceren.

Bekijk hier een video op Tech Briefs TV. Neem voor meer informatie contact op met Megan Lakatos via Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien.; 814-865-5544.