Crean un barbijo inteligente capaz de medir el rendimiento físico a través de la respiración
Investigadores de Caltech desarrollaron un barbijo con sensores alimentados por energía solar que miden los niveles de lactato en el aliento para monitorear el metabolismo de forma no invasiva.
El Instituto Tecnológico de California (Caltech), en colaboración con equipos de investigación internacionales, presentó este 16 de marzo un dispositivo integrado en barbijos convencionales capaz de medir los niveles de lactato a través del aliento exhalado. El sistema, detallado en la última edición de la revista Nature Sensors, utiliza celdas solares orgánicas flexibles para funcionar sin necesidad de baterías externas o conexiones por cable.
La tecnología se basa en un sensor electroquímico de alta sensibilidad que detecta las moléculas de lactato presentes en las microgotas de condensación del habla y la respiración. Este avance permite obtener datos metabólicos en tiempo real durante la actividad física intensa o en evaluaciones clínicas, eliminando la necesidad de realizar extracciones de sangre capilar en deportistas o pacientes críticos.
Funcionamiento del sensor y energía solar orgánica
El equipo liderado por ingenieros de Caltech integró el sensor en la estructura textil del barbijo para capturar el flujo de aire directo. Según el informe técnico, el dispositivo utiliza una capa de polímeros conductores que reaccionan ante la presencia del metabolito, generando una señal eléctrica que se transmite de forma inalámbrica a un receptor móvil mediante tecnología Bluetooth de baja energía.
La autonomía del sistema depende exclusivamente de la luz ambiental. Las celdas solares orgánicas incorporadas en la superficie exterior del barbijo recolectan energía incluso en condiciones de iluminación interior. Este diseño permite que el usuario mantenga el monitoreo durante periodos prolongados sin interrupciones por falta de carga, optimizando el uso en entornos de alto rendimiento.
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"Logramos una integración donde la fuente de energía y la capacidad de detección conviven en un sustrato flexible que no incomoda al usuario", señaló el equipo de investigación en el artículo publicado en Nature Sensors. La precisión de las mediciones se comparó con análisis de sangre tradicionales, mostrando una correlación superior al 94 por ciento en las pruebas de esfuerzo realizadas durante la validación del prototipo.
Aplicaciones en medicina deportiva y contextos clínicos
El lactato es un indicador clave de la fatiga muscular y del umbral anaeróbico. Hasta la fecha, su medición precisa requería pinchazos en el lóbulo de la oreja o en la yema de los dedos durante los entrenamientos. El nuevo dispositivo de Caltech permite que entrenadores y médicos deportivos visualicen la respuesta metabólica del atleta sin detener la actividad ni generar estrés físico adicional por la toma de muestras.
Más allá del deporte, el estudio destaca el potencial de este barbijo en el ámbito hospitalario. La capacidad de monitorear el lactato de forma continua resulta relevante para pacientes con enfermedades respiratorias crónicas o aquellos que atraviesan procesos de recuperación postoperatoria. El dispositivo ofrece una alternativa para detectar signos tempranos de hipoxia o shock séptico a través de cambios en el metabolismo detectados en el aliento.
La producción de estos sensores utiliza procesos de impresión similares a los de la industria electrónica flexible, lo que según los investigadores podría reducir los costos de fabricación a gran escala. El prototipo actual superó las pruebas de durabilidad mecánica y resistencia a la humedad, manteniendo la fidelidad de los datos tras diez horas de uso continuo en ambientes con alta saturación de vapor de agua.
El proyecto recibió financiamiento de organismos científicos internacionales para iniciar la fase de pruebas en grupos poblacionales más extensos. Los datos recopilados por el sensor se procesan mediante un algoritmo de corrección que ajusta los resultados según la temperatura y la humedad del ambiente, factores que habitualmente interfieren en la detección de biomarcadores en fase gaseosa.
El informe oficial de Caltech indica que las patentes asociadas a la integración de celdas solares en textiles médicos ya se encuentran en trámite ante las autoridades correspondientes. La presentación del dispositivo concluyó con la exhibición de los diagramas de flujo de datos y la respuesta del sensor ante diferentes niveles de intensidad de ejercicio en voluntarios sanos.