El TNO del Centro Holst ha desarrollado una alfombra sensorial inteligente ultrafina y conformable que puede detectar la frecuencia respiratoria, el ritmo cardíaco y la postura de una persona. La alfombra sensorial multimodal consiste en una combinación de sensores piezorresistivos y piezoeléctricos impresos. En una de las aplicaciones, la alfombra puede colocarse bajo una sábana, lo que permite controlar a largo plazo a los pacientes en una cama de hospital o a los bebés que duermen en casa.
La alfombrilla también puede integrarse en el asiento y el respaldo de una silla de oficina, aumentando y ampliando la vitalidad de nuestros trabajadores. Cuando se utiliza en el asiento de un coche, la alfombrilla puede controlar la postura y el estado de alerta del conductor.
Monitorización discreta
Aproximadamente el 26% de las personas de entre 30 y 70 años sufren apnea del sueño en todo el mundo. Las personas con apnea del sueño tienen cuatro veces más probabilidades de sufrir un accidente cerebrovascular y muchas mueren cada año por enfermedades cardiovasculares causadas por esta afección. Como los costes de la asistencia sanitaria aumentan rápidamente en todo el mundo, la demanda de una cura va en aumento. Las personas que padecen apnea del sueño suelen ser controladas en los llamados centros del sueño, donde tienen que dormir varias noches en circunstancias poco ideales.
Peter Zalar, director del programa de sensores de gran superficie del Centro Holst de la TNO, explica: "La postura, la frecuencia respiratoria y el ritmo cardíaco de una persona tumbada en una cama pueden determinarse mediante una matriz de sensores de fuerza piezoeléctricos y piezorresistivos de gran superficie. Como estos sensores están impresos en un fino elastómero, son muy sensibles y vuelven a captar rápidamente una señal aunque el paciente se haya movido. Esto maximiza la calidad de los datos, lo que permite realizar la monitorización del paciente de forma totalmente remota y fiable. Como los sensores son discretos y no causan molestias, el paciente no nota el dispositivo, lo que permite acumular grandes cantidades de datos imparciales. Además, al combinar múltiples fuentes de datos, se puede determinar con mayor certeza el estado de salud del paciente".
Diversas aplicaciones en el ámbito de la salud y el bienestar
La alfombrilla con sensores inteligentes permite un seguimiento a largo plazo, ya que es un dispositivo no intrusivo. La alfombra simplemente desaparece en el objeto en el que se integra. Hay muchas aplicaciones posibles para utilizar la alfombra de sensores, por ejemplo en una cama de bebé para controlar la actividad y la frecuencia respiratoria de un niño.
Peter Zalar: "Otro campo de aplicación es el de los coches. Cuando se utiliza en un asiento de coche, la alfombra puede controlar la postura al sentarse y la frecuencia cardíaca y dar una indicación del nivel de alerta del conductor. Incluso con la llegada de las tecnologías de conducción autónoma, el conductor sigue necesitando formalmente prestar atención, pero la posibilidad de distraerse o de caer en la inactividad aumenta. La alfombra podría evitar que la gente se duerma al volante, lo que podría ayudar a salvar vidas".
Peter continúa: "Cuando se integra en una silla de oficina, la alfombrilla puede señalar cuándo es necesario cambiar de posición o incluso levantarse y hacer algo de ejercicio. Esto ayuda a aumentar y prolongar la vitalidad de los trabajadores. Además, podría ayudar a los diseñadores de mobiliario de oficina a crear sillas más ergonómicas al identificar las zonas de una silla que pueden causar molestias o daños a una persona."
Profundización tecnológica
Las soluciones existentes para los sensores de presión de gran superficie son rígidas y a menudo se basan en sensores capacitivos que son difíciles de aplicar en la práctica. La alfombrilla del sensor se ha desarrollado íntegramente en la empresa, utilizando un conjunto único de materiales y características de diseño.
Peter explica: "En el Centro Holst de TNO hemos optimizado la tecnología de serigrafía y laminación multicapa de gran superficie, lo que significa que se puede imprimir una matriz de sensores en sustratos de hasta 90x200 cm. También hemos introducido el uso de sustratos y laminados elastoméricos para los sensores piezoeléctricos, aumentando su sensibilidad. Además, para mejorar la sensibilidad a la compresión, que se utiliza para detectar los latidos del corazón, se ha optimizado la geometría del sensor piezoeléctrico. Para validar nuestro enfoque, hemos desarrollado software y algoritmos básicos, así como un nuevo sistema de lectura rápida para seguir el ritmo del volumen de datos producido por todos los sensores. Hemos presentado tres patentes en torno a estas innovaciones".
Rentable
El número y la proporción de sensores piezoeléctricos y piezorresistivos dentro de la estructura de la matriz pueden ajustarse. Esto hace que la alfombra sea muy rentable a largo plazo, ya que se pueden utilizar más o menos sensores de uno u otro tipo en una superficie mayor o menor. Los algoritmos también pueden ajustarse, por lo que tanto el hardware como el software pueden adaptarse a la aplicación.
Peter añade: "El TNO del Centro Holst trabaja actualmente en la incorporación de nuevas modalidades de sensores, como los de temperatura (impresos), para ampliar las posibilidades de aplicación y las cualidades de predicción de los algoritmos que aprovechan estos datos."
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