- Investigadores del Instituto IMDEA Materiales, en colaboración con la Universidad Politécnica de Madrid y la Universidad Rey Juan Carlos, han desarrollado una nueva mascarilla inteligente capaz de monitorizar la respiración.
- La mascarilla tiene numerosas ventajas respecto a las mascarillas inteligentes que se comercializan actualmente, entre ellas, su bajo coste, su sistema de comunicación inalámbrica de larga distancia y su comodidad para el usuario.
Un grupo de investigadores de la región de Madrid han desarrollado y patentado una novedosa mascarilla inteligente que cuenta con un diseño innovador y que permite monitorizar, hasta a 20 km de distancia, una serie de parámetros vitales.
Y sus inventores esperan que estas mascarillas sirvan tanto para combatir próximas potenciales pandemias como para otras diversas aplicaciones de gran utilidad a la sociedad.
Esta mascarilla es uno de los resultados del proyecto Materials y Models Against Pandemics (MAMAP-CM), financiado por la Comunidad de Madrid y de una colaboración entre IMDEA Materiales, la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y la Universidad Rey Juan Carlos (URJC).
Las diferentes mascarillas inteligentes actuales son capaces de realizar diversas funciones, como monitorizar la respiración, el pulso y la saturación de oxígeno en sangre, entre otras.
“Hoy en día, hay bastantes mascarillas de este tipo en el mercado, a raíz de la pandemia,” dijo el Dr. José Sánchez del Río Sáez, científico visitante de IMDEA Materiales e investigador de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial (ETSIDI) de la UPM.
“Sin embargo, la mayoría de estas mascarillas suelen tener un coste bastante más alto que las mascarillas normales. Además, necesitan ser muy rígidas y poco cómodas para ser capaces de integrar sensores para monitorizar constantes vitales.”
“Entonces, ¿qué ventajas tienen nuestras mascarillas? Además de ser de bajo coste, que no pesan nada y que pueden transmitir una señal a gran distancia, la otra ventaja es que son muy resistentes a las condiciones adversas.”
El Dr. Sánchez del Río es uno de los investigadores principales del proyecto junto al Dr. De-Yi Wang de IMDEA Materiales y el Profesor Alejandro Ureña Fernández de la URJC. David Patrizi de ETSIDI y Antonio del Bosque de URJC, en colaboración con IMDEA Materiales, trabajaron en la electrónica y fabricación de los materiales novedoso respectivamente.
El resultado de esta colaboración es un sensor que puede fijarse y retirarse de una mascarilla existente, o fabricarse directamente en una nueva mascarilla como una solo pieza. La otra novedad del diseño es que alternativamente puede incorporar un sensor triboeléctrico de energía (TENG).
Estos sensores destacan por su capacidad de generar una alta potencia eléctrica sin necesidad de ninguna fuente de alimentación. Funciona por sí mismo generando energía a través de la fricción entre sus dos capas, una con carga positiva y otra con carga negativa.
“Tenemos un material polímero que, al deformarse, cambia su resistencia eléctrica,” explico el Dr. Sánchez del Río. “Al conectarle una pequeña batería, podemos medir el cambio del voltaje debido al cambio de la resistencia del material que se está deformando por el movimiento de la mascarilla al respirar.”
“Este cambio de voltaje monitoriza el ritmo de respiración de la persona. Además de este material, podemos utilizar conjuntamente o por separado, un TENG con el mismo propósito y con la ventaja adicional que no necesitamos una batería.”
Como parte del proyecto, el Dr. Sánchez del Río, especialista en sensorización y automatización de procesos, se ha centrado en la integración del material con su sistema de comunicaciones.
Además del sensor TENG, el diseño de la nueva mascarilla inteligente también incluye la incorporación de un pequeño chip que puede transmitir la señal del sensor en tiempo real y de forma inalámbrica a una distancia de hasta 20km en zonas interurbanas y a 2km en zonas urbanas.
Y esto le proporciona una utilidad para un sinfín de usos tanto en hospitales, para tener un sistema de monitorización centralizado para sus pacientes, como en entornos en que los trabajadores están expuestos a condiciones extremas de humedad, temperatura o humo.
“Tiene una utilidad mucho más allá de las pandemias,” afirmó el Dr. Sánchez del Río.
“Si ves las gráficas, desde los 40 a los 100 años, hay un 10% de personas que fallecen por problemas respiratorios. Hay muchísimas personas mayores que tienen problemas de respiración por otras enfermedades.”
“Entonces, imagina que tienes un familiar con este tipo de problema en casa. La monitorización a distancia y en tiempo real va a ser muy útil porque un organismo de teleasistencia domiciliaria, o un médico, va a poder monitorizar estos pulsos y este ritmo de respiración.”
“Además, hay un pequeño software que te va a decir cuando hay un problema en la respiración. Y eso va a poder dar un aviso directamente al usuario también.”
“Esta investigación es financiada mediante el proyecto “MAMAP-CM – Materials and models against pandemics” (Recursos REACT-UE del Programa Operativo de Madrid 2014-2020, en la línea de actuación de proyectos de I+D+i en materia de respuesta a COVID 19). Proyecto financiado por la Comunidad de Madrid y por el FEDER “Una manera de hacer Europa”. Financiado como parte de la respuesta de la Unión a la pandemia de COVID-19, mediante el convenio suscrito entre la Comunidad de Madrid y la Fundación IMDEA Materiales para la realización de actuaciones en materia de investigación sobre el SARS-COV 2 y la enfermedad COVID-19 financiado con los recursos REACT-UE del FEDER.”
