Nuevo dispositivo alimenta sensores portátiles con el movimiento humano

Representación de cómo funciona el sistema. El generador crea electricidad para el sensor de sudor, que transmite datos de forma inalámbrica a un teléfono celular. - CALTECH

   MADRID, 16 Oct. (EUROPA PRESS) -

   Los movimientos del cuerpo humano son aprovechados por un nuevo dispositivo desarrollado en Caltech capaz de suministrar la energía necesaria para sensores portátiles que monitorizan la salud.

   La llegada de sensores portátiles de bajo costo que pueden monitorear la frecuencia cardíaca y la temperatura corporal, así como los niveles de azúcar en sangre y subproductos metabólicos, ha permitido a los investigadores y profesionales de la salud monitorear la salud humana de formas nunca antes posibles. Pero como todos los dispositivos electrónicos, estos sensores portátiles necesitan una fuente de energía. Las baterías son una opción, pero no son necesariamente ideales porque pueden ser voluminosas, pesadas y agotarse.

   Wei Gao, profesor asistente de ingeniería médica en Caltech, ha estado desarrollando estos sensores, así como enfoques novedosos para alimentarlos utilizando el propio cuerpo humano. Anteriormente, creó un sensor que podía monitorear los indicadores de salud en el sudor humano que funciona con el sudor mismo.

   Ahora, Gao ha desarrollado una nueva forma de alimentar sensores portátiles inalámbricos: recolecta la energía cinética que produce una persona a medida que se mueve.

Esta recolección de energía se realiza con un sándwich delgado de materiales (teflón, cobre y poliimida) que se adhieren a la piel de la persona. A medida que la persona se mueve, estas láminas de material rozan una capa deslizante hecha de cobre y poliimida y generan pequeñas cantidades de electricidad. El efecto, conocido como triboelectricidad, quizás se ilustra mejor con la descarga eléctrica estática que puede recibir una persona después de caminar sobre un piso alfombrado y luego tocar un pomo de puerta de metal.

   "Nuestro generador triboeléctrico, también llamado nanogenerador, tiene un estator, que se fija al torso, y un control deslizante, que se adjunta al interior del brazo. El control deslizante se desliza contra el estator durante el movimiento humano, y una corriente eléctrica se genera al mismo tiempo", dice Gao en un comunicado. "El mecanismo es bastante simple. La fricción da como resultado la generación eléctrica. Esto no es algo nuevo, en términos de concepto".

   Lo nuevo, dice Gao, es cómo el equipo de investigación fabricó el nanogenerador.

   "En lugar de utilizar materiales sofisticados, utilizamos placas de circuitos flexibles disponibles comercialmente", dice. "Este material es barato y muy duradero y mecánicamente robusto durante largos períodos de tiempo".

   El nanogenerador no genera mucha electricidad; de hecho, se necesitaría un dispositivo con 100 metros cuadrados de superficie para alimentar una bombilla de 40 vatios. Sin embargo, los sensores portátiles de Gao tienen bajos requisitos de energía y el sistema almacena la electricidad generada en un condensador hasta que haya suficiente carga para tomar una lectura del sensor y enviar los datos de forma inalámbrica a un teléfono celular a través de Bluetooth.

   Cuanto más se mueve una persona, más a menudo el sensor puede recopilar datos. Sin embargo, incluso si la persona es bastante sedentaria, el sensor eventualmente acumulará energía suficiente para funcionar.

   En última instancia, a Gao le gustaría hacer funcionar sus sensores portátiles utilizando energía que se genera a través de múltiples métodos. Por ejemplo, un dispositivo portátil puede utilizar electricidad generada a partir del sudor, un generador triboeléctrico y pequeños paneles solares portátiles.

   El artículo que describe la investigación se publica en Science Advances.