Usando tinta metálica, Los investigadores imprimen una antena y un sensor en una pegatina estirable diseñada para adherirse a la piel y rastrear el pulso y otros indicadores de salud. y transmita estas lecturas a un receptor en la ropa de una persona. Crédito:Bao Lab
Tendemos a dar por sentada la función protectora de nuestra piel, ignorando sus otros roles en la señalización de sutilezas como un corazón palpitante o un rubor de vergüenza.
Ahora, Los ingenieros de Stanford han desarrollado una forma de detectar señales fisiológicas que emanan de la piel con sensores que se adhieren como curitas y transmiten lecturas inalámbricas 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 su piel se estiraba y contraía con cada latido o respiración. Igualmente, las pegatinas en los codos y las rodillas de la persona rastreaban los movimientos de los brazos y las piernas midiendo la tensión o relajación de la piel cada vez que se flexionaba el músculo correspondiente.
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 ellos llaman BodyNet, se utilizará primero en entornos médicos, como el seguimiento de pacientes con trastornos del 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 adhieran a la piel y funcionen junto 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 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, quien también es el K.K. Lee Professor en la Escuela de Ingeniería.
La etiqueta de goma adherida a la muñeca se puede doblar y estirar a medida que se mueve la piel de la persona. Transmitir lecturas de pulso a un receptor sujeto a la ropa de la persona. Crédito:Bao Lab
Estirable cómodo, funcional
Los académicos postdoctorales Simiao Niu y Naoji Matsuhisa dirigieron 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 ni circuitos rígidos para evitar que las pegatinas se estiraran y se contrajeran con la piel.
Su diseño eventual 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 con llave. Cuando una persona sostiene una tarjeta de identificación en un receptor RFID, una antena en la tarjeta de identificación recolecta una pequeña cantidad de energía RFID del receptor y la usa para generar un código que luego envía de vuelta al receptor.
La etiqueta 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 transmite al receptor cercano.
Pero para que la pegatina inalámbrica funcione, los investigadores tuvieron que crear una antena que pudiera estirarse y doblarse como la piel. Lo hicieron mediante serigrafía con tinta metálica en una etiqueta de goma. Sin embargo, siempre que la antena se doble o estire, esos movimientos hicieron 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 a 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 el sudor, sensores de temperatura y otros en sus sistemas de antena.
Para mover su tecnología más allá de las aplicaciones clínicas y hacia dispositivos amigables para el consumidor, los investigadores deben superar otro desafío:mantener el sensor y el receptor cerca el uno del otro. En sus experimentos, los investigadores colocaron un receptor en la ropa justo encima de cada sensor. Los emparejamientos uno a uno de sensores y receptores estarían bien en el monitoreo médico, pero para crear un BodyNet que alguien pueda usar mientras hace ejercicio, las antenas tendrían que tejerse en la ropa para recibir y transmitir señales sin importar dónde una persona coloque un sensor.
