Paper Skin es una herramienta flexible y multifuncional. Fuente: KAUST
Materiales de uso cotidiano tan asequibles como el papel de aluminio, los pósits, esponjas y cintas adhesivas han sido utilizados por un equipo de ingenieros eléctricos de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdalá (KAUST), en Arabia Saudí, para desarrollar un sensor de bajo coste capaz de detectar en tiempo real estímulos externos, incluyendo el tacto, la presión, la temperatura, el pH y la humedad.
El sensor, que los investigadores han llamado Paper Skin, al emular una piel de papel, funciona tan bien como otras aplicaciones de piel artificial que se están desarrollando actualmente, con la diferencia de integrar múltiples funciones utilizando materiales más rentables. El resultado es un dispositivo electrónico apto para realizar un control inalámbrico de la salud de un paciente o de las interfaces del ordenador, pero sin necesidad de emplear materiales y procesos caros y sofisticados.
"Nuestro trabajo tiene potencial para revolucionar la industria de la electrónica y abre la puerta a la comercialización de dispositivos de detección de alto rendimiento asequibles", subraya Muhammad Mustafa Hussain, profesor asociado del KAUST, en un comunicado de la universidad.
El sensor, que los investigadores han llamado Paper Skin, al emular una piel de papel, funciona tan bien como otras aplicaciones de piel artificial que se están desarrollando actualmente, con la diferencia de integrar múltiples funciones utilizando materiales más rentables. El resultado es un dispositivo electrónico apto para realizar un control inalámbrico de la salud de un paciente o de las interfaces del ordenador, pero sin necesidad de emplear materiales y procesos caros y sofisticados.
"Nuestro trabajo tiene potencial para revolucionar la industria de la electrónica y abre la puerta a la comercialización de dispositivos de detección de alto rendimiento asequibles", subraya Muhammad Mustafa Hussain, profesor asociado del KAUST, en un comunicado de la universidad.
Mezcla de propiedades diversas
La piel y el pelo humano pueden sentir al mismo tiempo la presión, temperatura o humedad, lo que sirve de inspiración para aplicaciones que buscan crear piel artificial para víctimas de quemaduras, o para el campo de la robótica y la tecnología vehicular. Sin embargo, la investigación en este sentido hasta ahora ha pasado por el uso de materiales o procesos algo costosos. Métodos medianamente baratos, como la funcionalización química o la impresión de inyección, han demostrado funcionalidades limitadas, por lo que la rentabilidad también es baja.
El equipo del KAUST utiliza las multifuncionales notas adhesivas para detectar la humedad, esponjas y toallitas para medir la presión y papel de aluminio para calcular el movimiento. Pintando un pósit con un lápiz HB registra los niveles de pH, y con papel de aluminio y tinta metálica conductora las diferencias de temperatura. Todos los materiales se colocan sobre una plataforma de papel que se conecta a un dispositivo que detecta cambios en la conductividad eléctrica en función de estímulos externos.
De esta forma, si los niveles de humedad son altos, se incrementa la capacidad del sensor para almacenar una carga eléctrica. Exponerlo a una solución ácida aumenta su resistencia, consiguiendo el efecto contrario con una solución alcalina. Por contra, no se detectan cambios de voltaje con los cambios de temperatura.
Se aprovecha así la diversidad de propiedades de los materiales utilizados, incluyendo su porosidad, adsorción, elasticidad y dimensiones, para desarrollar una plataforma sensorial de bajo coste, la única que además detecta de forma simultánea los signos vitales tanto de su portador como del entorno circundante.
La piel y el pelo humano pueden sentir al mismo tiempo la presión, temperatura o humedad, lo que sirve de inspiración para aplicaciones que buscan crear piel artificial para víctimas de quemaduras, o para el campo de la robótica y la tecnología vehicular. Sin embargo, la investigación en este sentido hasta ahora ha pasado por el uso de materiales o procesos algo costosos. Métodos medianamente baratos, como la funcionalización química o la impresión de inyección, han demostrado funcionalidades limitadas, por lo que la rentabilidad también es baja.
El equipo del KAUST utiliza las multifuncionales notas adhesivas para detectar la humedad, esponjas y toallitas para medir la presión y papel de aluminio para calcular el movimiento. Pintando un pósit con un lápiz HB registra los niveles de pH, y con papel de aluminio y tinta metálica conductora las diferencias de temperatura. Todos los materiales se colocan sobre una plataforma de papel que se conecta a un dispositivo que detecta cambios en la conductividad eléctrica en función de estímulos externos.
De esta forma, si los niveles de humedad son altos, se incrementa la capacidad del sensor para almacenar una carga eléctrica. Exponerlo a una solución ácida aumenta su resistencia, consiguiendo el efecto contrario con una solución alcalina. Por contra, no se detectan cambios de voltaje con los cambios de temperatura.
Se aprovecha así la diversidad de propiedades de los materiales utilizados, incluyendo su porosidad, adsorción, elasticidad y dimensiones, para desarrollar una plataforma sensorial de bajo coste, la única que además detecta de forma simultánea los signos vitales tanto de su portador como del entorno circundante.
Desafíos
Sin embargo, para conseguir una herramienta totalmente autónoma, flexible y multifuncional que sea comercialmente viable, los investigadores deben todavía superar ciertos desafíos. El primero desarrollar la interacción inalámbrica. También necesitan realizar unas pruebas de fiabilidad para evaluar la durabilidad del sensor y su rendimiento bajo condiciones de combinación severas.
A partir de ahí, el siguiente paso será optimizar la integración del sensor para aplicaciones de control médico. El objetivo es conseguir una plataforma sensorial flexible y conforme a la vez para realizar un seguimiento en tiempo real de los signos vitales del cuerpo, desde la frecuencia cardíaca, a la presión arterial, pasando por los patrones de respiración y el movimiento.
También prevén transferir las funcionalidades de esta tecnología para crear piel biológica y desarrollar mecanismos con los que conectarla a las redes neuronales del cuerpo humano, aplicable por ejemplo a víctimas de quemaduras. Sin embargo, las aplicaciones son variadas y adaptables a otros ámbitos como la robótica, la tecnología vehicular o los estudios ambientales.
Sin embargo, para conseguir una herramienta totalmente autónoma, flexible y multifuncional que sea comercialmente viable, los investigadores deben todavía superar ciertos desafíos. El primero desarrollar la interacción inalámbrica. También necesitan realizar unas pruebas de fiabilidad para evaluar la durabilidad del sensor y su rendimiento bajo condiciones de combinación severas.
A partir de ahí, el siguiente paso será optimizar la integración del sensor para aplicaciones de control médico. El objetivo es conseguir una plataforma sensorial flexible y conforme a la vez para realizar un seguimiento en tiempo real de los signos vitales del cuerpo, desde la frecuencia cardíaca, a la presión arterial, pasando por los patrones de respiración y el movimiento.
También prevén transferir las funcionalidades de esta tecnología para crear piel biológica y desarrollar mecanismos con los que conectarla a las redes neuronales del cuerpo humano, aplicable por ejemplo a víctimas de quemaduras. Sin embargo, las aplicaciones son variadas y adaptables a otros ámbitos como la robótica, la tecnología vehicular o los estudios ambientales.