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Mallas inteligentes para medir la fatiga muscular

Los nuevos sensores portables bordados abren la puerta a una mejor monitorización de nuestro movimiento, incluido el cansancio muscular

  • por Emerging Technology From The Arxiv | traducido por Teresa Woods
  • 01 Marzo, 2016

Los dispositivos portables están cambiando la manera en la que la gente piensa en sus vidas y actividades cotidianas. Los relojes inteligentes están cambiando nuestra manera de interactuar, los rastreadores de actividad nuestra forma de hacer ejercicio y las cámaras portables están cambiando incluso la naturaleza de nuestra memoria.

Así que, ¿qué debemos esperar de la próxima generación de dispositivos portables electrónicos?

Hoy recibimos una respuesta gracias al trabajo de Roger Ribas Manero y sus compañeros de la Universidad King´s College de Londres (Inglaterra). Han desarrollado un dispositivo portable que mide la fatiga de los músculos durante actividades como correr. Es la primera vez que se consigue fuera de un laboratorio.

La fatiga muscular siempre ha resultado difícil de medir por varios motivos. Primero, el método más sensible incluye la inserción de un fino cable dentro del músculo para medir la estimulación eléctrica de los nervios y determinar la fuerza que puede ejercer el músculo. Según se va cansando el músculo, esta fuerza decae al igual que la señal eléctrica.

Existe otro método más flexible: el uso de electrodos sobre la superficie de la piel para monitorizar la actividad eléctrica de los nervios. El problema con este método es que los electrodos tienen que ser cuidadosamente colocados y resulta difícil para gente sin formación médica.

Pero ninguna de estas dos técnicas resulta idónea para medir la fatiga muscular en circunstancias normales porque estos dispositivos pueden costar decenas de miles de dólares y no se pueden utilizar fuera del laboratorio.

Ahora, Ribas Manero y su equipo han desarrollado una alternativa significativamente más barata y flexible. Su idea consiste en bordar unas mallas corrientes de correr con electrodos y circuitería que se conectan a un microprocesador Arduino portátil, el que recopila y analiza los datos de estimulación eléctrica.

La circuitería está fijada a la prenda con un doble bordado en forma de zigzag para permitir que se estire. Y el dispositivo al completo es alimentado por una batería recargable de 7,5 voltios.

Esto tiene una ventaja importante para los usuarios inexpertos. El patrón del bordado del circuito asegura que las mallas posicionen automáticamente los electrodos en las ubicaciones anatómicamente correctas cuando se llevan puestas. Así que el usuario no necesita disponer de ninguna experiencia médica para posicionarlos. Y la circuitería resulta relativamente barata y fácil de fabricar.

El equipo ha probado las mallas al pedir a dos corredores que las llevasen puestas mientras recorrían rutas de aproximadamente cinco kilómetros con tres tipos de superficies distintas - asfalto, arena y una pista de atletismo -. Las mallas monitorizaron la actividad muscular mientras corrían.

Los resultados representan una lectura interesante. Los datos muestran claramente cómo los músculos del corredor empiezan a trabajar más fuerte, se cansan después de un minuto o dos y vuelven a conseguir impulso antes de cansarse de nuevo. Sin embargo, este cansancio se produce rápidamente sobre arena, menos rápido sobre asfalto, y menos rápido aún sobre una pista de atletismo.

Esto resulta lógico, puesto que la inestabilidad de la arena hace que resulte más difícil correr. Pero esta es la primera vez que un experimento así se realiza al aire libre. Y tiene el potencial de cambiar la manera en que los atletas analizan su forma de correr.

Aunque cada corredor espera competir sin lesiones, la fatiga muscular aumenta las probabilidades de lesionarse. Así que una manera de medir y desvelarla en tiempo real podría tener un importante impacto en los métodos de entrenamiento y técnicas de correr. "[Los datos] sugieren que correr sobre arena aumenta la probabilidad de sufrir lesiones cuando se comparan con las superficies de asfalto y pistas de atletismo", afirma el equipo de Ribas Manero.

Además, una comprensión mejorada de cómo los músculos ejercen su fuerza podría ayudar en el diseño de mejores prótesis biomecánicas y al entendimiento de las demandas de fuerza para los robots bípedos. 

Y podría marcar el comienzo de una nueva era de tecnologías portables que monitoricen no sólo el número de pasos que realiza un usuario, sino los músculos utilizados y cuánto se cansan. Por esto, las mallas inteligentes podrían representar la próxima gran tecnología portable.

Ref: arxiv.org/abs/1602.04841: Wearable Embroidered Muscle Activity Sensing Device for the Human Upper Leg

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