Los ingenieros de Stanford han desarrollado pegatinas experimentales que recogen señales fisiológicas que emanan de la piel, luego transmiten de forma inalámbrica estas lecturas de salud a un receptor recortado sobre la ropa. Todo es parte de un sistema llamado BodyNet.
Tendemos a dar por sentado la función protectora de nuestra piel, ignorando sus otras funciones en la señalización de sutilezas.
Ahora, los ingenieros de Stanford han desarrollado una manera de detectar señales fisiológicas que emanan de la piel con sensores que se pegan como tiritas y transmiten lecturas inalámbricas a un receptor recortado sobre la ropa.
Para demostrar esta tecnología wearable, los investigadores pegaron sensores en la muñeca y el abdomen de un sujeto de prueba para monitorear el pulso y la respiración de la persona detectando cómo su piel se estiraba y contraía con cada latido del corazón o respiración. Del mismo modo, las pegatinas en los codos y rodillas de la persona rastreaban los movimientos de los brazos y las piernas midiendo el momento en el que la piel se tensaba o relajaba cada vez que el músculo correspondiente se flexionaba.
Zhenan Bao, el profesor de ingeniería química cuyo laboratorio describió el sistema en un artículo del 15 de agosto en Nature Electronics, piensa que esta tecnología portátil, que llaman BodyNet, se utilizará primero en entornos médicos como el monitoreo de pacientes con trastornos de sueño o afecciones cardíacas. Su laboratorio ya está tratando de desarrollar nuevas pegatinas 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 adhieren a la piel y trabajan en conjunto con la ropa inteligente para rastrear con mayor precisión una variedad más amplia de indicadores de salud que los teléfonos inteligentes o relojes que los consumidores utilizan hoy en día.
Los investigadores 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 llevar y no tuviera baterías ni circuitos rígidos para evitar que las pegatinas se estiraran y contrajeran con la piel.
Su diseño final cumplió con estos parámetros con una variación del RFID – identificación de radiofrecuencia – tecnología utilizada para controlar la entrada sin llave a habitaciones cerradas. Cuando una persona sostiene una tarjeta de identificación hasta un receptor RFID, una antena en la tarjeta de identificación cosecha un poco de energía RFID del receptor y utiliza esto para generar un código que luego regresa al receptor.
La pegatina BodyNet es similar a la tarjeta de identificación: Tiene una antena que almacena un poco de la energía RFID entrante de un receptor en la ropa para alimentar sus sensores. A continuación, toma las lecturas de la piel y las transporta de vuelta al receptor cercano.
Pero para hacer que la pegatina inalámbrica funcionara, los investigadores tuvieron que crear una antena que pudiera estirarse y doblarse como la piel. Lo hicieron imprimiendo tinta metálica en una pegatina de goma. Sin embargo, cada vez que la antena se doblaba o se estiraba, esos movimientos hacían que su señal fuera demasiado débil e inestable para ser útil.
Para evitar este problema, los investigadores de Stanford desarrollaron un nuevo tipo de sistema RFID que podría transmitir señales fuertes y precisas al receptor a pesar de las fluctuaciones constantes. El receptor alimentado por batería utiliza 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 respiración y lecturas de pulsos. Los investigadores están estudiando ahora cómo integrar el sudor, la temperatura y otros sensores en sus sistemas de antena.
Para llevar su tecnología más allá de las aplicaciones clínicas y en dispositivos amigables con el consumidor, los investigadores necesitan superar otro desafío: mantener el sensor y el receptor cerca uno del otro. En sus experimentos, los investigadores cortaron un receptor en la ropa justo por encima de cada sensor. Los emparejamientos uno a uno de sensores y receptores, estarían bien en el monitoreo médico, pero para crear una BodyNet que alguien pudiera usar mientras hacía ejercicio, las antenas tendrían que ser tejidas en la ropa para recibir y transmitir señales sin importar dónde la persona pegue un sensor.
Esta investigación fue apoyada por Samsung Electronics; la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación de Singapur; la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia; y el Centro de Diagnóstico Integrado y Salud de Precisión de Stanford.
Extracto y traducción de artículo publicado por Stanford ChEM-H, Standford News y firmado por Tom Abate: https://chemh.stanford.edu/news/stanford-engineers-have-developed-wireless-sensors-stick-skin-track-our-health
Foto de Bao Lab
