Operar una ‘casa inteligente’ mediante el control de la respiración

Diseño estructural y mecanismo de trabajo del sensor triboeléctrico impulsado por la respiración. a) Diagrama esquemático del sistema HMI basado en TENG diseñado. b) Ilustración esquemática de los componentes estructurales del sensor triboeléctrico. c,d) Fotografías del prototipo del sensor triboeléctrico. e) Imagen SEM de la película Ecoflex con microestructuras superficiales. Barra de escala, 50 µm. f) Ilustración esquemática del principio de funcionamiento del sensor triboeléctrico. g) La distribución del potencial eléctrico en las dos capas triboeléctricas del sensor simulado por FEA. Crédito: Interfaces de materiales avanzados

Investigadores de la Universidad Case Western Reserve han creado un dispositivo prototipo simple que permite a los usuarios controlar la tecnología de «hogar inteligente» cambiando sus patrones de respiración.

La unidad autoalimentada se ajusta a las fosas nasales y tiene el potencial de mejorar la calidad de vida de las personas con movilidad limitada o incapacidad para hablar con claridad. También se puede programar para proporcionar alertas automáticas al personal médico si una persona tiene problemas para respirar.

«Creemos que tener ambas capacidades (control de tecnología inteligente y alerta médica) en un dispositivo pequeño hace que esto sea especial», dijo Changyong «Chase» Cao, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial que lidera la investigación y el desarrollo del dispositivo.

Cao y sus colaboradores publicaron recientemente su investigación en la revista Interfaces de materiales avanzados. El equipo incluía al reciente Postdoctorado Yaokun Pang (ahora profesor en la Universidad de Qingdao, China) y al Ph.D. estudiante Shou Chen. Cao dijo que también solicitó una patente para su dispositivo prototipo, dijo Cao.

La revolución de la ‘tecnología inteligente’

Juntos, la tecnología de dispositivos inteligentes y hogares inteligentes conforman una industria en rápido crecimiento, ya que cientos de dispositivos y dispositivos listos para el consumidor están habilitados para Bluetooth o integrados en la «Internet de las cosas» (IoT).

Los electrodomésticos inteligentes incluyen sistemas de control de iluminación y energía, acondicionadores de aire y sistemas de seguridad. Se pueden controlar de forma remota o programar para funcionar de forma autónoma.

Pero para los usuarios que no pueden hablar o usar sus extremidades para programar un dispositivo, los beneficios de la tecnología inteligente son casi imposibles de acceder.

«La tecnología inteligente es excelente, pero solo si realmente puedes usarla», dijo Cao. «Nuestro nuevo diseño permitiría que cualquiera que esté respirando pueda encender y apagar dispositivos, o cambiar la configuración de un termostato, por ejemplo».

Cómo funciona el dispositivo

Cao y sus colaboradores utilizaron una tecnología conocida como nanogeneradores triboeléctricos (TENG), o triboelectrificación, para hacer funcionar el dispositivo.

Los TENG pueden convertir la energía mecánica recolectada del medio ambiente en electricidad para alimentar pequeños dispositivos como sensores o recargar productos electrónicos de consumo.

La tecnología, desarrollada en serio durante la última década, permite a los científicos convertir la energía mecánica diaria en energía eléctrica útil. Esa energía presente en el entorno natural incluye la lluvia, el viento o incluso los movimientos corporales cotidianos, como tocar las manos, caminar o, en este caso, respirar.

Cao dijo que el dispositivo, denominado «sistema de interfaz hombre-máquina (HMI) impulsado por la respiración», podría estar disponible para el público dentro de tres a cinco años debido a su diseño y función simples. Dijo que el equipo seguirá trabajando en el prototipo en los próximos meses y años para prepararlo para un uso práctico.