Ingenieros de la Universidad de Stanford desarrollaron un sensor que permite detectar señales fisiológicas que emanan de la piel con sensores que se adhieren como tiritas y transmiten sus lecturas de forma inalámbrica a un receptor sujeto a la ropa.
Para demostrar esta tecnología portátil, los investigadores colocaron sensores en la muñeca y el abdomen de un sujeto de prueba para monitorear el pulso y la respiración de la persona al detectar cómo se estiraba y contraía su piel con cada latido o respiración. Del mismo modo, las calcomanías en los codos y las rodillas de la persona rastrearon los movimientos de los brazos y las piernas al medir el minuto de estiramiento o relajación de la piel cada vez que el músculo correspondiente se flexionaba.
Zhenan Bao, profesora de ingeniería química cuyo laboratorio describió el sistema en un artículo del 15 de agosto en Nature Electronics cree que esta tecnología portátil, que ellos llaman BodyNet, se usará primero en entornos médicos como el monitoreo de pacientes con trastornos del sueño o afecciones cardíacas. Su laboratorio ya está tratando de desarrollar nuevas etiquetas para detectar el sudor y otras secreciones para rastrear variables como la temperatura corporal y el estrés. Su objetivo final es crear una serie de sensores inalámbricos que se adhieran a la piel y trabajen en conjunto con ropa inteligente para rastrear con mayor precisión una variedad más amplia de indicadores de salud que los teléfonos inteligentes o relojes que los consumidores usan hoy en día.
“Creemos que algún día será posible crear una matriz de sensores de piel de cuerpo completo para recopilar datos fisiológicos sin interferir con el comportamiento normal de una persona”, dijo Bao.
Estirable, cómodo, funcional.
Los estudiantes posdoctorales Simiao Niu y Naoji Matsuhisa lideraron el equipo de 14 personas que pasó tres años diseñando los sensores. Su objetivo era desarrollar una tecnología que fuera cómoda de usar y que no tuviera baterías o circuitos rígidos para evitar que las pegatinas se estiren y se contraigan con la piel.
Su diseño final cumplió con estos parámetros con una variación de la tecnología RFID (identificación por radiofrecuencia) utilizada para controlar la entrada sin llave a las habitaciones cerradas. Cuando una persona sostiene una tarjeta de identificación frente a un receptor RFID, una antena en la tarjeta de identificación recolecta una pequeña cantidad de energía RFID del receptor y la utiliza para generar un código que luego envía al receptor.
La etiqueta de BodyNet es similar a la tarjeta de identificación: tiene una antena que recolecta un poco de la energía RFID entrante de un receptor en la ropa para alimentar sus sensores. Luego toma lecturas de la piel y las devuelve al receptor cercano.
Pero para que la pegatina inalámbrica funcionara, los investigadores tuvieron que crear una antena que pudiera estirarse y doblarse como la piel. Lo hicieron mediante la serigrafía de tinta metálica en una etiqueta de goma. Sin embargo, cada vez que la antena se doblaba o estiraba, esos movimientos hacían que su señal fuera demasiado débil e inestable para ser útil.
Para solucionar este problema, los investigadores de Stanford desarrollaron un nuevo tipo de sistema RFID que podía transmitir señales fuertes y precisas al receptor a pesar de las constantes fluctuaciones. El receptor alimentado por batería luego usa Bluetooth para cargar periódicamente datos de las pegatinas a un teléfono inteligente, computadora u otro sistema de almacenamiento permanente.
La versión inicial de las pegatinas se basaba en pequeños sensores de movimiento para tomar lecturas de respiración y pulso. Los investigadores ahora están estudiando cómo integrar sensores de sudor, temperatura y otros en sus sistemas de antena.
Para mover su tecnología más allá de las aplicaciones clínicas y en dispositivos amigables para el consumidor, los investigadores deben superar otro desafío: mantener el sensor y el receptor cerca uno del otro. En sus experimentos, los investigadores colocaron un receptor en la ropa justo encima de cada sensor. Los pares de sensores y receptores uno a uno estarían bien en el monitoreo médico, pero para crear un BodyNet que alguien pueda usar mientras hace ejercicio, las antenas tendrían que estar entretejidas en la ropa para recibir y transmitir señales sin importar dónde una persona coloca un sensor .
