En la última década, una tendencia importante en la electrónica ha sido el desarrollo de sensores, pantallas y dispositivos inteligentes que se integran perfectamente en el cuerpo humano. La mayoría de estos dispositivos portátiles están conectados singularmente al teléfono inteligente de un usuario y transmiten todos los datos a través de señales de Bluetooth o Wi-Fi. Pero a medida que los consumidores usan un número cada vez mayor de dispositivos portátiles, y a medida que los datos que transmiten aumentan en sofisticación, Se buscan métodos de conexión más innovadores.

Ahora, Investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) han inventado una forma completamente nueva de interconexión de dispositivos portátiles. Incorporaron textiles conductores en la ropa para conectar dinámicamente varios dispositivos portátiles a la vez. Esta "red inalámbrica de sensores corporales" permite que los dispositivos transmitan datos con 1, 000 veces más fuerte que la señal de las tecnologías convencionales, lo que significa que la duración de la batería de todos los dispositivos se mejora drásticamente. Las redes inalámbricas de estos dispositivos portátiles en un cuerpo tienen aplicaciones futuras en el control de la salud, intervenciones médicas e interfaces hombre-máquina.

Este avance tecnológico, que le tomó al equipo de 10 miembros un año lograr, fue publicado como la portada de Electrónica de la naturaleza el 17 de junio de 2019.

Mejor transmisión de datos mayor privacidad

En la actualidad, Casi todos los sensores corporales, como los relojes inteligentes, se conectan a teléfonos inteligentes y otros dispositivos electrónicos portátiles a través de ondas de radio como Bluetooth y Wi-Fi. Estas ondas irradian hacia afuera en todas direcciones, lo que significa que la mayor parte de la energía se pierde en el área circundante. Este método de conectividad reduce drásticamente la eficiencia de la tecnología portátil, ya que la mayor parte de la vida útil de la batería se consume al intentar la conexión.

Como tal, El profesor asistente John Ho y su equipo del Instituto de Innovación y Tecnología en Salud (NUS iHealthtech) y la Facultad de Ingeniería de NUS querían confinar las señales entre los sensores más cercanos al cuerpo para mejorar la eficiencia.

Su solución fue mejorar la ropa normal con textiles conductores conocidos como metamateriales. En lugar de enviar ondas al espacio circundante, estos metamateriales son capaces de crear "ondas superficiales" que pueden deslizarse de forma inalámbrica alrededor del cuerpo en la ropa. Esto significa que la energía de la señal entre dispositivos se mantiene cerca del cuerpo en lugar de extenderse en todas direcciones. Por eso, los dispositivos electrónicos portátiles utilizan mucha menos energía de lo normal, y los dispositivos pueden detectar señales mucho más débiles.

"Esta innovación permite la transmisión perfecta de datos entre dispositivos a niveles de potencia que son 1, 000 veces reducido. O, alternativamente, estos tejidos de metamaterial podrían aumentar la señal recibida en 1, 000 veces, lo que podría brindarle velocidades de datos dramáticamente más altas para la misma potencia, "Asst Prof Ho dijo. De hecho, la señal entre dispositivos es tan fuerte que es posible transmitir energía de forma inalámbrica desde un teléfono inteligente al dispositivo mismo, lo que abre la puerta a los dispositivos portátiles sin batería.

Crucialmente, este aumento de señal no requiere ningún cambio en el teléfono inteligente ni en el dispositivo Bluetooth; el metamaterial funciona con cualquier dispositivo inalámbrico existente en la banda de frecuencia diseñada.

Esta forma inventiva de conectar dispositivos en red también proporciona más privacidad que los métodos convencionales. En la actualidad, las ondas de radio transmiten señales a varios metros hacia afuera de la persona que lleva el dispositivo, lo que significa que la información personal y sensible podría ser vulnerable a posibles intrusos. Al limitar la señal de comunicación inalámbrica a 10 centímetros del cuerpo, Asst Prof Ho y su equipo han creado una red que es más segura.

Diseño inteligente, capacidades mejoradas

El equipo tiene una patente provisional de primer año sobre el diseño textil de metamateriales, que consiste en una tira de metamaterial en forma de peine en la parte superior de la ropa con una capa conductora sin patrón debajo. Estas tiras se pueden colocar en la ropa en cualquier patrón necesario para conectar todas las áreas del cuerpo. El metamaterial en sí es rentable, en el rango de unos pocos dólares por metro, y se puede comprar fácilmente en rollos.

"Comenzamos con un metamaterial específico que era plano y podía soportar ondas superficiales. Tuvimos que rediseñar la estructura para que pudiera funcionar en las frecuencias utilizadas para Bluetooth y Wi-Fi, funcionan bien incluso cuando están cerca del cuerpo humano, y podría producirse en masa cortando láminas de tejido conductor, "Asst Prof Ho explicó.

El diseño particular del equipo se creó con la ayuda de un modelo de computadora para garantizar una comunicación exitosa en el rango de radiofrecuencia y optimizar la eficacia general. Luego, la ropa inteligente se fabrica cortando con láser el metamaterial conductor y uniendo las tiras con adhesivo para tela.

Una vez hecho, la ropa "elegante" es muy robusta. Se pueden plegar y doblar con una mínima pérdida de intensidad de la señal. y las tiras conductoras incluso se pueden cortar o rasgar, sin inhibir las capacidades inalámbricas. Las prendas también se pueden lavar, seco, y planchado como la ropa normal.

Próximos pasos

El equipo está en conversaciones con socios potenciales para comercializar esta tecnología, y en un futuro próximo, el profesor asistente Ho espera probar los textiles "inteligentes" como ropa deportiva especializada y para que los pacientes del hospital controlen el rendimiento y la salud. Las aplicaciones potenciales pueden variar dramáticamente, desde medir los signos vitales de un paciente sin inhibir su libertad de movimiento, para ajustar el volumen en los auriculares inalámbricos de un atleta con un solo movimiento de mano.

"Prevemos que dotar de ropa deportiva, La ropa médica y otras prendas con capacidades electromagnéticas tan avanzadas pueden mejorar nuestra capacidad para percibir e interactuar con el mundo que nos rodea. "Dijo Asst Prof Ho.