Nuevos circuitos vestibles emiten datos en la banda del 5G

El mercado de consumo está inundado con una animada variedad de productos electrónicos portátiles inteligentes que hacen de todo, desde monitorizar los signos vitales, el estado físico o la exposición al sol, hasta reproducir música, cargar otros aparatos electrónicos o incluso purificar el aire que te rodea: todo de forma inalámbrica.

Ahora, un equipo de ingenieros de la Universidad de Wisconsin-Madison (EE.UU.) ha creado los circuitos integrados estirables y vestibles más rápidos del mundo, un avance que podría apoyar la Internet de las cosas y crear un mundo inalámbrico mucho más conectado a alta velocidad.

Dirigidos por Zhenqiang "Jack" Ma, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Wisconsin-Madison, los investigadores han publicado detalles de estos circuitos integrados de gran alcance y altamente eficientes hoy en la revista Advanced Functional Materials.

Se trata de una plataforma para los fabricantes que buscan ampliar las capacidades y aplicaciones de la electrónica portátil -incluida la de tipo biomédico- sobre todo a medida que se esfuerzan por desarrollar dispositivos que aprovechen una nueva generación de tecnologías inalámbricas de banda ancha, el 5G.

Con tamaños de longitud de onda entre un milímetro y un metro, las frecuencias de radio de microondas son ondas electromagnéticas que utilizan frecuencias en el rango entre 0,3 GHz y 300 GHz, que cae directamente en el rango 5G.

En las comunicaciones móviles, las amplias frecuencias de radio de microondas de las redes 5G acogerán un número cada vez mayor de usuarios de teléfonos celulares y notables incrementos en las velocidades de datos y en las áreas de cobertura.

En una unidad de cuidados intensivos, sistemas electrónicos para la epidermis (electrónica que se adhiere a la piel en forma de tatuajes temporales) podrían permitir al personal de salud monitorizar a pacientes a distancia y sin cables, lo que aumentaría la comodidad del paciente al disminuir la maraña habitual de cables y alambres.

Lo que hace que los nuevos circuitos integrados puedan ser estirados con tanta fuerza es su estructura única, inspirada en los cables telefónicos de par trenzado. Contienen, esencialmente, dos líneas de transmisión de energía ultra-diminutas que se entrelazan repetidamente en curvas con forma de S.

Esta forma de serpentina -formada en dos capas con bloques metálicos segmentados, como un rompecabezas en 3-D- da a las líneas de transmisión la capacidad de estirarse sin afectar a su rendimiento. También ayuda a proteger las líneas de la interferencia externa y, al mismo tiempo, limita las ondas electromagnéticas que fluyen a través de ellas, eliminando casi totalmente la pérdida de corriente. Actualmente, los circuitos integrados estirables de los investigadores pueden funcionar a niveles de frecuencia de radio de hasta 40 gigahercios.

Y, a diferencia de otras líneas de transmisión, pueden ser estiradas, con anchos que pueden acercarse a 640 micrómetros (o 0,64 milímetros), los nuevos circuitos integrados estirables tienen sólo 25 micrómetros (o 0,25 milímetros) de espesor. Eso es lo suficientemente pequeño para ser altamente eficaz en sistemas electrónicos epidérmicaos, entre muchas otras aplicaciones.

El grupo de Ma ha desarrollado durante la última década lo que se conoce como dispositivos activos transistores. Este último avance relaciona la experiencia de los investigadores con la alta frecuencia y con la electrónica flexible.

"Hemos encontrado una manera de integrar transistores activos de alta frecuencia en un circuito útil que puede ser inalámbrico", dice Ma, cuyo trabajo fue apoyado por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea estadounidense. "Se trata de una plataforma, que abre la puerta a un montón de nuevas capacidades", explica, en la información de la universidad.

Otro estudio

En un estudio publicado en la revista The Journal of The Textile Institute -del grupo Taylor & Francis-, Sungmee Park, de la empresa Sarvint Technologies, y Sundaresan Jayarama, del Instituto Tecnológico de Georgia (GA Tech, EE.UU.) exploran el impacto de la tecnología vestible en la recopilación de datos.

Una necesidad crucial para la proliferación de vestibles para el procesamiento de información móvil personalizada es que no supongan una carga social, psicológica, o ergonómica adicional sobre el individuo, y esta investigación sugiere que la respuesta podría estar en la ropa que usamos, mejorada con la tecnología.

Una persona puede olvidarse un dispositivo electrónico personal (por ejemplo, un teléfono inteligente), pero es poco probable que salga de casa sin ropa, explica la nota de prensa de Taylor & Francis, recogida por AlphaGalileo.

Las aplicaciones, como las de la tecnología de la Universidad de Wisconsin-Madison, podrían ser médicas: Una persona recibe normalmente cuatro tipos de atención; ambulatoria, preventiva, crónica y aguda. Los datos están fragmentados en cada centro de salud, y la tecnología portátil podría ser la solución para reunirlos todos.

Asimismo, los trajes de los pilotos de carreras podrían capturar datos como la frecuencia cardiaca, el electrocardiograma, la temperatura corporal, la pérdida de agua, y las calorías quemadas. Y un espectador podría "experimentar" las fuerzas G que actúan sobre el piloto, con vestibles que se comprimirían sobre su cuerpo.

Referencia bibliográfica:

Sungmee Park, Sundaresan Jayaraman: The wearables revolution and Big Data: the textile lineage. The Journal of The Textile Institute. The Journal of The Textile Institute (2016). DOI: 10.1080/00405000.2016.1176632.