Los dispositivos médicos buscan perfeccionarse como herramientas de diagnóstico y tratamiento médico, el sector ha visto la implementación de software, aplicaciones móviles inteligentes y algoritmos de inteligencia artificial que hasta hace unos cuantos años, parecían formar parte de una película de ciencia ficción. En los últimos años, se han desarrollado varias configuraciones para sensores portátiles y se ha demostrado su capacidad para controlar las condiciones del cuerpo humano.
Por más de 20 años, los materiales para desarrollo de dispositivos médicos han sido desarrollados por Institutos, Universidades y Compañías Industriales. Los sensores con excelente flexibilidad y capacidad de estiramiento son componentes cruciales que pueden proporcionar a los sistemas de monitoreo de la salud la capacidad de rastrear continuamente las señales fisiológicas del cuerpo humano sin incómodas molestias e invasividad.
Canan Dagdeviren, una científica de quien ya hemos hablado en artículos anteriores, fue la primera en fabricar un marcapasos que no necesita baterías y que colecta energía directamente del cuerpo humano. Actualmente, Dagdeviren dirige el nuevo grupo de investigación de decodificadores conformables en el MIT Media Lab y cree que la información vital de la naturaleza y el cuerpo humano está «codificada» en varias formas de patrones físicos, por lo que considera que los dispositivos médicos deben traducir el lenguaje del cuerpo humano. Las señales adquiridas por estos sensores, como el movimiento del cuerpo, la frecuencia cardíaca, la respiración, la temperatura de la piel y el parámetro del metabolismo, están estrechamente asociadas con las condiciones de salud personal.
Sus inventos sugieren que los científicos pueden cosechar electricidad de los movimientos de nuestros órganos, captar los primeros indicios de enfermedad a partir de cambios sutiles en los patrones fisiológicos o rastrear los cambios provocados en el cerebro por condiciones neurodegenerativas.
Estos cosechadores de energía están construidos sobre una base de sensores flexibles, su éxito se debe al PZT (cerámica piezoeléctrica), o titanato de circonato de plomo, que es piezoeléctrico. Eso significa que genera una pequeña carga eléctrica a medida que se flexiona y se relaja. Fijado a los pulmones, por ejemplo, el dispositivo cambia de forma, suministrando una corriente constante, a medida que una persona inhala y exhala, las cerámicas piezoeléctricas pertenecen al grupo que da mayor flexibilidad de formato.
El desarrollo y la producción de adaptaciones personalizadas para cerámica piezoeléctrica es un proceso complejo, se requiere experiencia a largo plazo y las máquinas herramientas adecuadas para garantizar un desarrollo rápido y confiable de soluciones específicas. La sensibilidad del sensor, es decir, la magnitud de la respuesta eléctrica al estímulo medido, es un parámetro importante para detectar movimientos sutiles y metabolitos escasos en el cuerpo humano. La sensibilidad de medición puede verse afectada por el material funcional, el mecanismo de detección y la configuración estructural.
Aunque se ha logrado un progreso significativo en las últimas décadas, la mayoría de los sistemas portátiles de monitoreo de la salud aún se encuentran en el estado prototipo, y quedan grandes desafíos en la producción en masa, la multifuncionalidad, la sistematización y la intelectualización. Los dispositivos MEH aprovechan la energía mecánica natural del cuerpo convirtiendo el movimiento de un corazón que late, inflando pulmones o un diafragma contraído en energía eléctrica.
Con la creciente madurez de la ciencia de los materiales, la técnica de fabricación, construcción y la ingeniería estructural, el sistema de monitoreo de salud portátil abrirá una nueva era para diagnosticar, tratar y prevenir numerosas enfermedades.
Por: Dalia Solano.
Fuentes:
MIT media lab people.
Conformable Decoders.
The American Ceramic Society.
PZT flexible thin films for biologically-powered medical devices.
PMC US National Library of Medicine National Institutes of Health.
Flexible, Stretchable Sensors for Wearable Health Monitoring: Sensing Mechanisms, Materials, Fabrication Strategies and Features.
