Para demostrar la tecnología portátil, los investigadores pegaron sensores en la muñeca y el abdomen de un sujeto de prueba para monitorizar su pulso y su respiración, detectando cómo la piel se estiraba y contraía con cada latido o respiración.
Asimismo, los adhesivos colocados en los codos y las rodillas de la persona registraban el leve tensado o relajación de la piel cada vez que el músculo correspondiente se flexionaba, para seguir los movimientos de brazos y piernas.
Es probable que los investigadores utilicen primero la tecnología portátil en entornos médicos para monitorizar a pacientes con trastornos del sueño o afecciones cardíacas, afirma Zhenan Bao, profesora de ingeniería química en la Universidad de Stanford.
El laboratorio de Bao ya trabaja en el desarrollo de nuevos adhesivos capaces de detectar el sudor y otras secreciones para monitorizar variables como la temperatura corporal y el estrés. Su objetivo final es crear una red de sensores inalámbricos que se adhieran a la piel y funcionen junto con ropa inteligente para medir con mayor precisión una gama más amplia de indicadores de salud que los teléfonos inteligentes o los relojes que los consumidores usan hoy en día.
“Creemos que algún día será posible crear una matriz de sensores cutáneos de cuerpo completo para recopilar datos fisiológicos sin interferir con el comportamiento normal de una persona”, afirma Bao, quien también es profesora de la Escuela de Ingeniería.
Los investigadores postdoctorales Simiao Niu y Naoji Matsuhisa dirigieron el equipo que dedicó tres años al diseño de los sensores. Su objetivo era desarrollar una tecnología cómoda de llevar, sin baterías ni circuitos rígidos que impidieran que los adhesivos se estiraran y contrajeran con la piel.
El diseño final cumplió estos parámetros mediante una variante de la RFID—identificación por radiofrecuencia—, la tecnología utilizada para controlar el acceso sin llave a habitaciones cerradas. Cuando una persona acerca una tarjeta de identificación a un receptor RFID, una antena de la tarjeta capta una pequeña cantidad de energía RFID del receptor y la utiliza para generar un código que luego envía de vuelta al receptor.
El adhesivo BodyNet es similar a la tarjeta de identificación: tiene una antena que capta una parte de la energía RFID entrante de un receptor situado en la ropa para alimentar sus sensores, y luego toma lecturas de la piel y las envía de vuelta al receptor cercano.
Pero para que el adhesivo inalámbrico funcionara, los investigadores tuvieron que crear una antena capaz de estirarse y doblarse como la piel. Para ello, imprimieron con serigrafía tinta metálica sobre un adhesivo de caucho. Sin embargo, cada vez que la antena se doblaba o estiraba, esos movimientos debilitaban e inestabilizaban la señal hasta hacerla inútil.
Para sortear este problema, los investigadores desarrollaron un nuevo tipo de sistema RFID capaz de enviar señales fuertes y precisas al receptor a pesar de las fluctuaciones constantes. El receptor, alimentado por batería, utiliza luego Bluetooth para cargar periódicamente los datos de los adhesivos en un teléfono inteligente, una computadora u otro sistema de almacenamiento permanente.
La versión inicial de los adhesivos dependía de diminutos sensores de movimiento para tomar lecturas de la respiración y el pulso. Los investigadores estudian ahora cómo integrar sudor, la temperatura y otros sensores en sus sistemas de antenas.
Para llevar la tecnología más allá de las aplicaciones clínicas y hacia dispositivos de uso sencillo para el consumidor, los investigadores deben superar otro desafío: mantener el sensor y el receptor cerca el uno del otro.
En sus experimentos, sujetaron un receptor a la ropa justo encima de cada sensor. Las parejas uno a uno de sensores y receptores funcionarían en la monitorización médica, pero para crear una BodyNet que alguien pudiera llevar mientras hace ejercicio, las antenas tendrían que estar integradas en la ropa para recibir y transmitir señales sin importar dónde la persona coloque un sensor.
El artículo aparece en Nature Electronics. Entre los coautores adicionales hay investigadores de Stanford y de la Universidad Tecnológica de Nanyang, en Singapur. El trabajo contó con el apoyo de Samsung Electronics; la Agencia de Singapur para la Ciencia, la Tecnología y la Investigación; la Sociedad Japonesa para el Fomento de la Ciencia; y el Centro Stanford de Salud de Precisión y Diagnóstico Integrado.
