Las yemas de los dedos de un guante tejido con fibras conductoras desarrollado en la Universidad de Purdue brillan cuando la mano del usuario se acerca a un cable vivo, lo que permite una detección de voltaje inalámbrica segura.
Crédito: Rebecca McElhoe/Universidad de Purdue
Los wearables han sido la «próxima gran cosa» en la informática personal desde hace varios años. Desde anteojos inteligentes hasta relojes inteligentes y rastreadores de actividad física, los dispositivos informáticos se han vuelto más pequeños y móviles, lo que hace factible tener uno con nosotros todo el tiempo.
Una cosa que esos ejemplos tienen en común es que son dispositivos independientes que se colocan como joyas, como accesorios para cualquier otra cosa que lleve puesta. Sin embargo, eso podría cambiar pronto: los dispositivos portátiles están en la cúspide de una transición en la que su propia ropa se convertirá en el dispositivo informático móvil.
Un enfoque de esa «ropa inteligente» se basa en sensores y otros dispositivos que se tejen en la ropa, de forma similar a la forma en que se pasa el cordón de un auricular a través de los ojales. Ese es el enfoque de la empresa canadiense Hexoskin, cuya camiseta está diseñada para monitorear funciones fisiológicas como la respiración y los latidos del corazón. Según Marc Paquin, vicepresidente de desarrollo estratégico de Hexoskin, «incrustamos electrodos cardíacos plateados y sensores de pletismografía de inductancia respiratoria en un factor de forma que parece una camiseta». La camisa con sensor integrado funciona con un dispositivo de grabación independiente que suministra energía y envía datos a computadoras personales o teléfonos móviles.
De manera similar, los pantalones de yoga Nadi X de Wearablex incorporan acelerómetros y motores hápticos que guían al usuario a la posición de yoga adecuada al variar la frecuencia y la intensidad de las vibraciones. Una unidad separada con una batería se engancha en los pantalones detrás de la rodilla para proporcionar energía.
Textiles conductivos
Los componentes electrónicos integrados con dispositivos independientes para la alimentación siguen siendo complementos de las prendas. En la última ola de ropa inteligente, el tejido de la prenda en sí se compone de componentes electrónicos. «El campo definitivamente ha visto un resurgimiento del interés y la actividad centrada en nuevos materiales para fibras y tejidos electrónicos», dice John Ho, profesor asistente en el Instituto de Innovación y Tecnología de la Salud de la Universidad Nacional de Singapur. «Esto contrasta con el trabajo en décadas anteriores que se centró más en integrar los módulos electrónicos existentes con la ropa».
Una de las razones del cambio de enfoque, dice Ramses Martinez, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Industrial y la Escuela Weldon de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Purdue, es que «Hasta ahora, no había necesidad de tal cosa. Ahora estamos descubriendo que en realidad, es una forma maravillosa de interactuar con los humanos, ya que los humanos están llenos de superficies curvas y tendemos a movernos mucho».
El libro de 2018 Wearable Technology in Medicine and Health Care describió el desafío de que las telas conductoras se «integren a la perfección en los textiles utilizando técnicas tradicionales de fabricación de textiles sin interrumpir las funciones principales de la ropa, por ejemplo, la comodidad». Varios fabricantes producen textiles electrónicos en estos días. Bally Ribbon Mills, por ejemplo, mezcla hebras finas de metal o hebras de material revestido de metal con filamentos de hilo, o hila una fibra común y luego la impregna con un polvo a base de metal.
Ese tipo de tejido es la base del trabajo de Ho. «En nuestro trabajo, utilizamos telas conductoras disponibles en el mercado, que incorporan metales conductores como el níquel, el oro, el carbono o el acero inoxidable», dice Ho. Cortan las telas en formas específicas y las aplican a otras telas. «Los materiales de sustrato típicos incluyen algodón, poliéster o nailon», dice.
Las piezas superpuestas de e-textil crean una «red inalámbrica de sensores corporales», una red Wi-Fi que rodea de cerca el cuerpo del usuario. La naturaleza restringida de la red significa que la electrónica portátil requerirá menos energía y podrá detectar señales más débiles. Después de analizar las opciones con varias empresas, el grupo de Ho decidió comercializar la tecnología.
El grupo de Martínez en Purdue, por otro lado, está trabajando en formas de fabricar los textiles electrónicos. «Los hilos conductores pueden ser bastante buenos para conducir la electricidad, pero en realidad son bastante dolorosos de incorporar en las máquinas de coser», dice Martínez. «Queríamos crear un hilo conductor que fuera compatible con los sistemas de bordado existentes. Desarrollamos un nuevo filamento textil hecho de seda reforzado con material carbonoso, que es muy conductor».
El material carbonoso proviene de la combustión de las conchas de los mariscos, lo que crea un polvo que Martínez compara con el tóner de una impresora láser. Ese polvo se mezcla con proteína de seda, que se parece a las claras de huevo. «Se mezcla muy bien», dice Martínez, «y si lo secas con cuidado, puedes convertirlo en cables, que son los hilos conductores que estamos usando».
La nueva fibra ofrece varios beneficios. «Minimiza la fricción en los sistemas de bordado y facilita el bordado a mayor velocidad», dice Martínez. El hilo también se puede recubrir con moléculas hidrofóbicas para que sea lavable. Finalmente, los circuitos hechos con el hilo de bordar pueden recolectar la electricidad estática generada por el roce de los textiles. «Son capaces de alimentar los componentes electrónicos del textil y no requieren ninguna fuente de energía externa, solo usar la prenda es suficiente».
Direcciones futuras
Tanto Ho como Martinez piensan en lo que impulsará a los textiles electrónicos y la ropa inteligente a la corriente principal.
«Esta es la pregunta clave que todos en el campo están tratando de responder», dice Ho. «Hay al menos dos características importantes que tendrá la ‘aplicación asesina’. Primero, aprovechará el hecho de que el tejido cubre una gran parte del cuerpo; esto es fundamental para diferenciarse de los dispositivos portátiles existentes. Segundo, aplicaciones de destino donde la ropa estandarizada es culturalmente aceptable. Los ejemplos incluyen ropa deportiva, batas de hospital y uniformes militares».
Martínez está de acuerdo con esa evaluación. «Creo que el mercado irá primero hacia los atletas y las personas que quieren monitorear su rendimiento deportivo. Quieres tener un sector de la población feliz de pagar más, porque todos tus prototipos van a ser más caros que los convencionales». Esa prima de adopción temprana también hará que los textiles electrónicos sean más apropiados para prendas que se espera que duren y no pasen de moda, dijo.
Además, Martínez dice: «Hay algo de moda, pero no mucha, involucrada en la ropa deportiva: sus pantalones de yoga no se verán tan diferentes a los de este año. También hay muy poca moda involucrada en la ropa de control médico».
El próximo paso que ve después de perseguir una moda tan inmutable serán artículos como abrigos y chaquetas, donde la moda está involucrada pero en un ciclo relativamente lento. «Las camisetas y cosas así probablemente serán el último territorio a conquistar».
Más allá de todo eso, Martínez también mira hacia la capacidad de la ropa inteligente basada en textiles electrónicos para brindar retroalimentación o asistencia al usuario, como lo pueden hacer los pantalones Nadi X. «Una de las cosas en las que estamos trabajando es en el desarrollo de telas portátiles que sean capaces de emitir frecuencias que ahuyenten a los mosquitos. Esa es una muy buena manera de transformar la energía que de otro modo se disiparía en forma de calor en una actividad que prefieras».
El grupo también está trabajando en un pañal inteligente. «El pañal dirá si el bebé tiene alguna infección del tracto urinario», explica Martínez. «Con suerte, también distinguirá la orina de la caca y les dará a los padres una sensación de emergencia en términos de cuándo es necesario cambiar el pañal».
Jake Widman es un escritor independiente con sede en San Francisco, CA, que se enfoca en dispositivos conectados, hogares inteligentes y ciudades inteligentes, realidad extendida y otras tecnologías emergentes.
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