Bombas sem partes móveis simplificam tecnologias de vestir

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/04/2023

São bombas tubulares sem partes móveis, tão finas que podem ser incorporadas em roupas.
[Imagem: LMTS EPFL]

Bomba em forma de cano

Equipamentos assistivos de caráter médico estão no topo da lista de aplicações das chamadas tecnologias vestíveis, que também têm diversas aplicações na robótica e no entretenimento e conforto pessoal.

O desafio é que as aplicações médicas tipicamente envolvem o manuseio de fluidos, sejam medicamentos, fluidos corporais ou fluidos de serviço, e manipular esses líquidos exige sistemas de bombeamento que são grandes, barulhentos e gastam muita energia.

Agora, pesquisadores suíços apresentaram uma solução simples e elegante para essa dificuldadem e uma solução que pode ser tecida nas roupas - por isto a tecnologia está sendo chamada de "o elo que faltava para os tecidos robóticos".

"Nós apresentamos a primeira bomba do mundo em forma de fios; em essência, uma tubulação que gera sua própria pressão e vazão. Agora, podemos costurar nossas bombas tubulares diretamente em tecidos e roupas, deixando as bombas convencionais para trás," disse Herbert Shea, da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL).

A flexibilidade das bombas tubulares permite o uso das técnicas convencionais de tecelagem.
[Imagem: LMTS EPFL]

Bombeamento sem partes móveis

A bomba tubular usa um princípio chamado "eletro-hidrodinâmica de injeção de carga" para gerar um fluxo de fluido sem partes móveis.

Dois eletrodos helicoidais, incorporados na parede da bomba, ionizam e aceleram moléculas de um líquido especial não condutor. O movimento dos íons e o formato do eletrodo geram um fluxo de fluido diretamente para a frente, resultando em uma operação silenciosa e sem vibração, embora ainda exija uma fonte de alimentação e uma bateria do tamanho da palma da mão.

Para chegar à estrutura única da bomba, os pesquisadores desenvolveram uma nova técnica de fabricação que envolve torcer fios de cobre e fios de poliuretano em torno de uma haste de aço e, em seguida, fundi-los com calor. Depois que a haste é removida, as fibras de 2 mm de diâmetro podem ser integradas aos tecidos usando técnicas padrão de tecelagem e costura.

O projeto simples da bomba tem várias vantagens: Os materiais necessários são baratos e prontamente disponíveis, e o processo de fabricação pode ser facilmente ampliado; como a quantidade de pressão gerada pela bomba está diretamente ligada ao seu comprimento, os tubos podem ser cortados de acordo com a aplicação, otimizando o desempenho e minimizando o peso; e tudo pode ser lavado com detergentes convencionais.

As bombas também podem alimentar atuadores hidráulicos.
[Imagem: LMTS EPFL]

Tecnologias possíveis

A equipe já construiu algumas tecnologias vestíveis para demonstrar o potencial de suas bombas tecidas.

Por exemplo, elas fazem circular fluidos quentes ou frios através das roupas, visando trabalhadores em ambientes de temperaturas desconfortáveis ou técnicas terapêuticas de controle da temperatura corporal para ajudar a controlar processos inflamatórios.

"Essas aplicações requerem longos comprimentos de tubulação de qualquer maneira e, em nosso caso, a tubulação é a bomba. Isso significa que podemos fazer circuitos fluídicos muito simples e leves que são convenientes e confortáveis de usar," disse Michael Smith, projetista da bomba tubular.

A equipe cita ainda outras possibilidades de uso, como na melhoria do desempenho de atletas ou na realidade virtual, onde passa a ser possível simular a sensação de temperatura, ambiente ou de objetos - incorporada em luvas, por exemplo, a tecnologia háptica resultante pode gerar a sensação de temperatura ao tocar um objeto virtual.

Dotadas de maior robustez, essas tubulações também poderão ser usadas na robótica de exoesqueletos acionados hidraulicamente, para auxiliar o movimento de pacientes e idosos. "As bombas já funcionam bem e estamos confiantes de que, com mais trabalho, podemos continuar a fazer melhorias em áreas como eficiência e vida útil," disse Smith.

Mais tópicos