Os profissionais de saúde acreditam cada vez mais que dispositivos de monitoramento vestíveis revolucionarão o diagnóstico e o tratamento de uma ampla gama de condições médicas em um futuro próximo. Esses pequenos sistemas tornam possível monitorar continuamente todos os tipos de parâmetros fisiológicos ao longo do dia em condições normais. Os testes tradicionais realizados em um ambiente clínico, por outro lado, só podem coletar pequenas quantidades de dados com pouca frequência e sob condições artificiais.
Os componentes de detecção, computação e comunicação se tornaram pequenos e baratos o suficiente para desenvolver dispositivos práticos que podem ser usados o dia todo. Na verdade, muitos desses monitores já existem hoje. No entanto, ainda é relativamente raro ver esses dispositivos sendo usados na natureza. Se esses wearables são tão úteis e as tecnologias habilitadoras existem, por que eles não são amplamente usados? Em uma palavra — poder.
Uma análise mais detalhada do design do TEG (📷: M. Zadan et al.)
O calcanhar de Aquiles dos eletrônicos vestíveis modernos é a tecnologia de bateria atual. As baterias não são apenas rígidas — e, portanto, desconfortáveis de usar — mas também têm capacidade muito limitada. Isso significa que recargas frequentes são necessárias. Enquanto os dispositivos estão carregando, eles não podem coletar dados. Além disso, lembrar de conectar o dispositivo regularmente é uma dor para o usuário e, muitas vezes, faz com que o wearable seja jogado em uma gaveta e esquecido.
Este problema pode em breve ser coisa do passado, no entanto, como resultado do trabalho de uma equipe liderada por pesquisadores da Carnegie Mellon College. Eles desenvolveram um dispositivo vestível que pode monitorar continuamente sinais fisiológicos, mas que nunca precisa ser conectado. Em vez de depender de baterias, o dispositivo colhe energia do calor do corpo do usuário.
Para tornar esse sistema uma realidade, os pesquisadores precisavam desenvolver um novo tipo de gerador de energia termoelétrica (TEG). Embora os TEGs não sejam uma ideia nova, as tecnologias existentes são rígidas. Isso não é apenas desconfortável para um wearable, mas também os impede de se adaptarem ao formato do corpo, o que prejudica seu desempenho. Para superar esses problemas, a equipe construiu seu TEG a partir de um steel líquido e materiais semicondutores que são envoltos em uma borracha impressa em 3D. Esse design permite que o gerador se agarre às curvas do corpo e maximize o diferencial de temperatura entre seus dois lados.
O gerador foi então construído em um sistema usado no pulso que pode medir o nível de oxigênio do sangue. Foi descoberto que ele period especialmente eficaz quando o usuário estava andando ou correndo, pois isso fazia com que a temperatura da superfície do corpo aumentasse enquanto simultaneamente criava fluxo de ar para resfriar o outro lado do TEG. Experimentos demonstraram que o gerador tem uma densidade de energia 4.000 por cento maior em comparação a outros sistemas.
Os pesquisadores estão muito interessados em tornar seu dispositivo comercialmente viável, mas antes de chegarem lá, ainda há algum trabalho a ser feito. Eles devem encontrar uma maneira de reduzir a resistência interna do TEG, por exemplo, para aumentar a saída de energia. Também será essential que eles desenvolvam um processo de fabricação simples para permitir a produção em massa. Por esse motivo, eles estão explorando a possibilidade de alavancar a impressão 3D para produzir um TEG completo do início ao fim.