De nuevo, en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han logrado una innovación fuera de lo común: un tejido que traslada los latidos del corazón al oído. Convierte los sonidos en vibraciones mecánicas y luego en señales eléctricas.
Esta innovación se debe al ingenio de un equipo de investigadores dirigidos por el profesor Wei Yan, ahora en Universidad Tecnológica de Nanyang (Singapur), que han materializado en un estudio difundido hoy por Nature.
Como detallan en este trabajo, han diseñado un tejido que funciona como un micrófono, convirtiendo el sonido primero en vibraciones mecánicas y luego en señales eléctricas, de manera similar a como escuchan nuestros oídos.
Recuerdan que todas las telas vibran en respuesta a los sonidos audibles, aunque estas vibraciones son imperceptibles para las personas ya que están en la escala de nanómetros. Para capturar estas señales, el equipo de Yan consiguió crear una fibra flexible que, cuando se teje en una tela, se dobla simulando a las algas marinas en la superficie del océano.
La fibra está diseñada a partir de un material piezoeléctrico, que produce una señal eléctrica cuando se dobla o se deforma mecánicamente, proporcionando un medio para que la tela convierta las vibraciones del sonido en señales eléctricas.
Este tejido tiene la peculiaridad de capturar sonidos que varían de pocos a muchos decibelios y determina la dirección precisa de sonidos repentinos como aplausos.
Cuando se teje en el forro de una camisa, puede detectar las sutiles características del latido del corazón del usuario. Las fibras también se pueden hacer para generar sonido, como una grabación de palabras, que otro tejido puede detectar.
Control del estado cardíaco, en tiempo real
El profesor Yan matiza que al utilizar “una prenda acústica, se puede hablar a través de ella para contestar llamadas telefónicas y comunicarse con otras personas. Además, este tejido puede interactuar imperceptiblemente con la piel humana, lo que permite a los usuarios controlar su estado cardíaco y respiratorio de manera cómoda, continua, en tiempo real y a largo plazo”.
Los tejidos se utilizan tradicionalmente para amortiguar o reducir el sonido; los ejemplos incluyen la insonorización en las salas de conciertos y las alfombras en nuestros espacios habitables.
Pero estos científicos han trabajado durante años para remodelar los papeles convencionales de las telas. Se enfocan en extender las propiedades de los materiales para hacer que sean más funcionales. Al buscar formas de hacer telas sensibles al sonido, el equipo se inspiró en el oído humano.
Es bien sabido que el sonido audible viaja a través del aire como ligeras ondas de presión. Cuando estas ondas llegan a nuestro oído, un órgano tridimensional exquisitamente sensible y complejo, el tímpano utiliza una capa circular de fibras para traducir las ondas de presión en vibraciones mecánicas.
Estas vibraciones viajan a través de pequeños huesos hacia el oído interno, donde la cóclea convierte las ondas en señales eléctricas, que el cerebro detecta y procesa.
Así pues, inspirándose en el sistema auditivo humano, el equipo del MIT creó un oído de tela suave, duradero, cómodo y capaz de detectar el sonido. Su investigación condujo a dos descubrimientos importantes: esa tela tendría que incorporar fibras rígidas o de módulo alto para convertir efectivamente las ondas de sonido en vibraciones. Y el equipo tendría que diseñar una fibra que pudiera doblarse con la tela y producir una salida eléctrica en el proceso.
Tejido acústico
Con estos objetivos, como explican en su estudio, desarrollaron un bloque de capas de materiales, hecho de una capa piezoeléctrica e ingredientes para mejorar las vibraciones del material en respuesta a las ondas sonoras. El ingenio resultante se calentó y se estiró como un caramelo en fibras delgadas de unos cuarenta metros de longitud.
Los investigadores probaron la sensibilidad de la fibra al sonido uniéndola a una hoja suspendida de mylar. Se trata de una película de poliéster transparente y flexible, fuerte y duradera con un conjunto único de propiedades para aplicaciones industriales, especialmente en la industria electromecánica. Tiene gran resistencia a la tracción, a las rasgaduras y a los golpes.
A continuación, aplicaron un láser para medir la vibración de la hoja y, por extensión, la fibra, en respuesta al sonido reproducido a través de un altavoz cercano.
El sonido variaba en decibelios como los que se registran en una biblioteca y en tráfico pesado. En respuesta, la fibra vibró y generó una corriente eléctrica proporcional al sonido reproducido.
El equipo de investigadores también comprobó que después de coser una sola fibra al forro interior de una camisa, justo sobre la región del pecho, detectaba con precisión el latido del corazón de un voluntario sano.
Finalmente, los investigadores invirtieron la función de la fibra para que sirviera no como detector de sonido sino como altavoz. Registraron una serie de palabras habladas y enviaron la grabación a la fibra en forma de voltaje aplicado. La fibra convirtió las señales eléctricas en vibraciones audibles, que una segunda fibra pudo detectar.
Ahora estudian la posibilidad de incorporar este innovador tejido acústico en la ropa de maternidad para ayudar a controlar los latidos del corazón de los neonatos.