Ingenieros de la Universidad Rutgers desarrollaron una zapatilla deportiva inteligente que genera su propia electricidad con cada pisada. Este calzado, con inteligencia artificial integrada, analiza los patrones de marcha para ayudar a los profesionales de la salud a monitorear movimientos fuera de los consultorios.
¿Cómo funciona la zapatilla inteligente?
El calzado aprovecha la energía generada por el movimiento del pie, eliminando la necesidad de baterías recargables. Los componentes electrónicos, ubicados en el talón de las zapatillas, utilizan la presión y el roce al apoyar el pie. Este mecanismo se basa en el efecto triboeléctrico, un fenómeno de electricidad estática que surge del contacto y separación de materiales.
La corriente producida por las pisadas llega en pulsos irregulares. Por ello, el equipo de la Universidad Rutgers creó un circuito que la transforma en una corriente apta para alimentar los sensores y el procesador. Este sistema logró obtener hasta 120 veces más energía útil que un método convencional. El profesor asistente Simiao Niu, del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Escuela de Ingeniería de Rutgers, explicó que el calzado aprovecha la energía biomecánica disponible cuando una persona camina o corre.
¿Para qué sirve el monitoreo de la marcha?
El objetivo es que los profesionales de la salud detecten cambios en la marcha a partir de la información recolectada durante las actividades cotidianas. Este seguimiento podría ser útil para acompañar la evolución del Parkinson, lesiones cerebrales o de médula espinal, y procesos de rehabilitación. También aporta datos para evaluar el riesgo de caídas. En la actualidad, estas evaluaciones suelen limitarse a observaciones breves en clínicas o laboratorios, y los aparatos de registro cotidiano requieren recargas periódicas. La marcha, que incluye equilibrio, velocidad, longitud de pasos y ritmo, es uno de los indicadores más importantes para muchas enfermedades.
Tecnología y análisis de datos en el calzado
El dispositivo incorpora un acelerómetro que mide el movimiento del pie en tres direcciones. Un procesador pequeño revisa esos registros mediante inteligencia artificial, un programa capaz de reconocer regularidades en los datos. De este modo, clasifica cada tramo de 15 segundos en una de las cuatro actividades estudiadas: caminar lentamente, caminar rápido, correr y subir escaleras.
El análisis se realiza dentro de la zapatilla, sin enviar la información de forma constante a un teléfono móvil, una computadora o un servidor. Evitar este envío permanente reduce la necesidad de electricidad. Adaptar el programa a la memoria limitada del procesador fue uno de los principales desafíos. La primera versión examinaba 21 rasgos del movimiento con una precisión del 98.1%, pero excedía la capacidad del calzado. El programa simplificado, que conservó una precisión del 95.4%, operó cerca de 15 veces más rápido y utilizó alrededor de una sexta parte de la corriente requerida por el modelo inicial. El sensor y el programa consumen 86 microvatios. Durante las pruebas de laboratorio, una caminata lenta produjo la electricidad necesaria para mantener activo el sistema.
Pruebas y limitaciones actuales del prototipo
La investigación fue publicada en la revista Science Advances. El equipo distinguió actividades con una precisión del 95.4% utilizando datos de cuatro voluntarios sanos de entre 23 y 26 años.
El sistema se entrenó y probó únicamente con las actividades previstas en la investigación. Todavía no fue evaluado en adultos mayores, personas con trastornos del movimiento ni pacientes en rehabilitación. Esta limitación impide usarlo para diagnosticar enfermedades, anticipar caídas o establecer la eficacia de un tratamiento. Antes de considerar las aplicaciones previstas, serán necesarios nuevos desarrollos y pruebas clínicas. Se señala que, con más investigación, el diseño podría adaptarse para controlar la actividad cardíaca, señales químicas del organismo u otros aspectos de la salud. Fuying Dong, estudiante de doctorado en Ingeniería Biomédica de Rutgers y primera autora del estudio, destacó la importancia de diseñar conjuntamente cada componente del calzado.
Infobae
