Blog
Estudo de Caso: Desenvolvimento de um Dispositivo Vestível para Biomarcadores de Suor
No esporte de elite, o desempenho máximo não é mais determinado apenas pela intensidade do treinamento – trata-se de ter um entendimento apurado do estado fisiológico do atleta.
Nos últimos anos, os avanços em tecnologia de biossensores e inteligência artificial abriram caminho para uma nova categoria de dispositivos no esporte profissional: wearables inteligentes capazes de coletar e analisar dados fisiológicos em tempo real.
Entre estes, o monitoramento de biomarcadores baseado em suor está emergindo como uma direção particularmente promissora. Diferentemente de métricas tradicionais como frequência cardíaca ou rastreamento de movimento, esses biomarcadores fornecem uma visão direta do estado metabólico, níveis de estresse e fadiga de um atleta.
O desafio central, no entanto, é:
👉 Como comprimir “capacidades de teste de nível laboratorial” em um dispositivo que pode ser usado a longo prazo, fabricado em escala e operado de forma confiável sob condições intensas?
Este foi o desafio central do projeto.
Contexto do Projeto
Em 21 de novembro de 2025, PCBCool Recebi uma consulta de um cliente na Sérvia.
O cliente era uma empresa inovadora em estágio de crescimento, focada na intersecção de neurotecnologia e dispositivos vestíveis. Seu objetivo era criar uma plataforma de monitoramento fisiológico especificamente para atletas profissionais.
Durante as discussões iniciais, o cliente explicou que estava explorando o desenvolvimento de um dispositivo vestível capaz de rastrear biomarcadores humanos e integrar os dados coletados com sistemas de IA existentes. Eles buscavam um parceiro com as capacidades de fabricação e engenharia adequadas para tornar essa visão realidade.
Após uma análise mais aprofundada dos requisitos do cliente, tornou-se rapidamente claro que este não era um wearable convencional para consumidores.
Com base na descrição, a abordagem técnica central do dispositivo incluía:
- Detecção de biomarcadores baseada em suor (em vez de simples rastreamento de movimento)
- Integração com IA para análise de dados em tempo real e insights preditivos
- Aplicações em gerenciamento de estresse, alertas de overtraining e otimização de desempenho
Esses casos de uso exigiram uma abordagem de hardware fundamentalmente diferente.
Diferentemente de smartwatches ou pulseiras de fitness comuns, o dispositivo teve de ser projetado para ambientes de alta intensidade:
Durante o treinamento e a competição, seria exposto a alta umidade, alto teor de sal (suor) e impacto físico significativo, ao mesmo tempo em que precisa manter a coleta de dados estável e precisa.
Seus usuários-alvo eram atletas profissionais, o que significava:
- O dispositivo precisava ser confortável para uso a longo prazo
- Tinha de operar de forma confiável sob condições extremas.
- Os dados precisaram ser altamente precisos, com baixa latência e consistentemente reproduzíveis
Desta análise, concluímos:
O cliente não buscava um dispositivo vestível “completo em termos de recursos”. Eles precisavam de uma plataforma de hardware com confiabilidade próxima à de nível médico.
Desafios Técnicos Fundamentais e Soluções
Uma vez que o escopo do projeto ficou claro, nossa equipe de engenharia detalhou o caminho de implementação do dispositivo e identificou vários desafios técnicos críticos.
Estes desafios não se limitaram a um único componente — abrangeram materiais, projeto estrutural, eletrônica e processos de fabricação.
Confiabilidade a Longo Prazo em Ambiente Suado
Diferentemente da eletrônica típica, este dispositivo operaria em contato constante com o suor, que contém sais (como NaCl), ácido lático e vários metabólitos – todos corrosivos. Os riscos típicos de falha incluíam:
- Juntas de solda de PCB corroendo sob alta umidade e exposição a sal
- Oxidação de contatos metálicos levando ao aumento da resistência de contato
- Curto-circuitos localizados ou deriva de desempenho devido à exposição prolongada ao suor
Nossa avaliação de engenharia:
Confiar apenas em uma “classificação de impermeabilidade” (por exemplo, IP67) é insuficiente.
👉 À prova d'água ≠ À prova de suor
O suor não é apenas um líquido—é uma solução eletrolítica que pode acelerar a corrosão.
Abordagem da solução:
Recomendamos mitigar o risco em três frentes:
- Nível de material:
Aplique tratamentos de superfície resistentes à corrosão (por exemplo, ENIG ou revestimento seletivo de ouro) em áreas chave, evitando cobre exposto.
- Nível estrutural:
Revestir áreas sensíveis para evitar o acúmulo de suor
- Nível de processo:
Aplique revestimento conformável em áreas críticas do circuito para reduzir o risco de migração eletroquímica.
Design Resistente à Interferência para Sinais Biológicos Fracos
O dispositivo coleta sinais de biossensores e de sensores químicos, que tipicamente exibem:
- Amplitude muito baixa (intervalo de μV a mV)
- Alta suscetibilidade à interferência eletromagnética (EMI)
- Hipersensibilidade a ruídos
Riscos Típicos:
Durante a atividade física, o dispositivo enfrenta:
- Contato instável devido a movimento corporal
- EMI de dispositivos eletrônicos próximos
- Acoplamento de ruído de seus próprios sistemas de energia
Estratégia de Engenharia:
Na fase de projeto da PCB, focamos em:
- Isolamento analógico/digital: Impedir que sinais digitais de alta velocidade interfiram com o front-end analógico
- Estratégia de aterramento: Utilize planos de referência contínuos para reduzir a impedância do caminho de retorno.
- Blindagem de sinal e otimização de roteamento: Rotas curtas, roteamento diferencial ou blindado para sinais sensíveis
- Otimização da integridade de energia: Implementar filtragem e desacoplamento para minimizar ruído de energia
O objetivo não era apenas “sinais funcionais”, mas sim estabilidade e repetibilidade de longo prazo.
Compromissos Estruturais entre Miniaturização e Ergonomia
Um dispositivo vestível deve se adaptar ao corpo humano, mantendo-se o mais leve e fino possível.
Na prática, isso cria conflitos de engenharia claros:
- Componentes eletrônicos requerem espaço para o layout
- O tamanho da bateria é difícil de reduzir
- Os elementos estruturais devem garantir resistência e vedação
Avaliação de engenharia:
As PCBs rígidas tradicionais têm dificuldade em atender a todos esses requisitos simultaneamente:
- Flexibilidade para adaptar-se às curvas do corpo
- Design compacto e eficiente em termos de espaço
- Confiabilidade a longo prazo
Solução:
Recomendamos uma solução de PCB rígido-flexível, que ofereceu as seguintes vantagens:
- Circuitos flexíveis em áreas de curvatura para conformidade corporal
- Seções rígidas em áreas de componentes críticos para garantir a confiabilidade da solda
- Menor necessidade de conectores, melhorando a confiabilidade geral
Essa abordagem também reduz a fiação interna, melhorando a consistência da montagem.
Estrutura à Prova d'Água e Integração do Processo de Fabricação
Como o dispositivo seria usado durante atividades de alta intensidade, ele precisava ser não apenas à prova d'água, mas também:
- Resistente a impacto
- Resistente ao suor
- Selado e estável a longo prazo
Equívoco comum:
Muitos projetos focam apenas em alcançar um grau de proteção IP.
👉 Uma classificação IP é um resultado de teste, não uma metodologia de projeto.
Abordagem de engenharia:
Introduzimos a co-otimização de projeto e processo desde o início:
- Projeto de vedação estrutural: Utilize O-rings ou ranhuras de vedação para controlar os caminhos de líquidos
- Sobrecamada Encapsular a eletrônica principal para melhorar a proteção
- Confiabilidade da interface: Reforçar pontos fracos como botões e conectores
Biocompatibilidade e Segurança de Longo Prazo contra Desgaste
Como o dispositivo está em contato direto com a pele, a seleção do material impacta tanto o conforto quanto a segurança.
Requisitos-chave:
- Evite irritação da pele ou reações alérgicas
- Suporte para uso prolongado (horas ou o dia todo)
- Atender aos padrões de materiais de grau médico (por exemplo, ISO 10993)
Orientação de Engenharia:
- Utilize silicone de grau médico ou outros materiais biocompatíveis para o invólucro e superfícies de contato com a pele.
- Evite metais expostos que possam causar alergias
- Reservar espaço de design para validação e teste de materiais
Resultados do Projeto e Valor para o Cliente
Após finalizar a abordagem técnica, a equipe da PCBCool e o cliente iniciaram rapidamente workshops técnicos online. Engenheiros de ambos os lados revisaram em profundidade diagramas de projeto, processamento de sinais, seleção de materiais e processos de proteção para garantir que cada detalhe atendesse a altos padrões.
O design final foi rapidamente acordado e imediatamente passou para produção de protótipo. Considerando o apertado prazo do cliente, oferecemos serviço expresso:
- Do design final à PCBA completa e aos testes, todo o processo levou apenas quatro dias
- Ao longo do projeto, nossa equipe de engenharia manteve comunicação constante com o cliente, fornecendo feedback oportuno e melhorias iterativas.
Os resultados da colaboração inicial excederam as expectativas:
- O cliente elogiou muito nossa capacidade técnica e nossa prontidão.
- Ganhamos uma compreensão profunda de seus requisitos inovadores, estabelecendo uma base sólida para uma parceria contínua.
O projeto agora está se aproximando da produção em massa, com planos de avançar ainda mais após uma visita presencial do cliente.
Considerações Finais
Do conceito à execução, o desenvolvimento de dispositivos vestíveis de alta qualidade não se trata apenas de fabricação eletrônica – é um desafio de engenharia de sistemas:
- Profundidade técnica: Placas de circuito impresso rígido-flexíveis, tratamento de sinais fracos, impermeabilização, resistência à corrosão por suor, biocompatibilidade de materiais
- Experiência em engenharia: Da avaliação de design à validação de protótipos e suporte à produção
- Valor para o cliente: Alta confiabilidade, desempenho superior e risco minimizado
PCBCool não se limita a fabricar hardware complexo. Através de análise de engenharia e planejamento de soluções, auxiliamos os clientes a transformar conceitos inovadores em produtos usáveis confiáveis e de alto valor.
Loki atua no comércio internacional e em PCBs desde 2021, com experiência em fabricação, montagem e comunicação com clientes de PCBs. Na PCBCool, ele apoia a publicação de conteúdo técnico e auxilia na conexão de solicitações de clientes com o gerente de conta adequado para acompanhamento eficiente de projetos.
