Cada parpadeo y cada apretón de mandíbula liberan una pequeña cantidad de energía mecánica que se pierde sin más. Un equipo de la Universidad Northwestern, en Estados Unidos, ha ideado una forma de aprovecharla. Se llama GlassTENG y es un prototipo de gafas con tres sensores que generan su propia señal eléctrica a partir del movimiento de la cara. Con ellos miden el pulso, los parpadeos, el movimiento de las cejas y la actividad de la mandíbula. El fundamento físico es la electricidad estática, el mismo efecto que hace que un globo se pegue al pelo. El consumo de la electrónica de lectura ronda los 4,1 microvatios, una cifra minúscula comparada con la de otros sensores. Todavía no hay precio ni fecha de venta, pero el diseño apunta a un problema real de las gafas inteligentes: la batería.

Un sándwich de silicona y teflón

El principio que usa GlassTENG se conoce como generador triboeléctrico, o TENG por sus siglas en inglés. Dos materiales distintos se tocan y se separan. En cada ciclo uno cede electrones al otro y aparece una diferencia de potencial. Esta tecnología se desarrolla desde hace más de una década y esta revisión sobre nanogeneradores como sensores autoalimentados para dispositivos de vestir e implantables la sitúa junto a los generadores piezoeléctricos y piroeléctricos. Su gran atractivo es que el propio movimiento del cuerpo actúa como fuente de energía y como señal a la vez.

En las gafas, cada sensor es un sándwich de dos capas. Una es PDMS, una silicona blanda. La otra es FEP, un fluoropolímero de la familia del teflón. La silicona es Sylgard 184 en proporción 10 a 1, desgasificada y aplicada por centrifugado hasta unas 490 micras de espesor. Después se deja curar durante toda una noche. El FEP recibe un tratamiento con plasma de oxígeno por ambas caras, que rugosifica la superficie y aumenta el contacto real entre capas. Los investigadores empezaron tratando solo una cara y comprobaron que tratar las dos mejoraba la señal de forma medible. Los electrodos son de plata y miden 150 nanómetros de grosor.

El diseño deja la silicona desnuda hacia la piel y mantiene la interfaz que intercambia carga sellada en el interior. Así la grasa cutánea no altera la lectura. El rango de señal es amplio para una pieza tan fina. El pulso es lo más débil, con unos 50 a 100 milivoltios. Los parpadeos fuertes y el movimiento de las cejas dan entre 200 y 500 milivoltios. Un apretón firme de mandíbula sube hasta aproximadamente 1,5 voltios. Con esos márgenes, una sola pila de capas distingue un latido de un mordisco.

Tres sensores en los puntos justos

El prototipo coloca un sensor en el puente de la nariz, sobre la arteria angular. Ahí lee el pulso, los parpadeos intensos y el gesto de levantar las cejas. El segundo cuelga de un pequeño brazo junto a la sien y apunta a la arteria temporal superficial. Detecta apretar los dientes, golpetearlos y masticar. El tercero va integrado en la varilla, por encima de la oreja. Allí la propia presión de la montura sobre la cabeza aporta el contacto necesario sin ningún mecanismo añadido.

Hubo un contratiempo con las almohadillas nasales. Las primeras, impresas en 3D, daban un contacto irregular. El equipo las sustituyó por almohadillas ajustables de las que se venden para gafas normales y el problema desapareció. Es un buen ejemplo de que las soluciones de óptica, probadas durante décadas, suelen ganar a las piezas a medida.

Los resultados del estudio están en arXiv, firmado por el laboratorio VAK Embodied Systems Lab. Participaron 20 voluntarios, la mitad de ellos usuarios diarios de gafas. Un clasificador de bosque aleatorio, un modelo de aprendizaje automático que combina muchos árboles de decisión, separó seis actividades con un 93,8 % de acierto. Los golpeteos de dientes y los parpadeos forzados llegaron al 99 %. En frecuencia cardíaca, el error medio frente a una banda pectoral Polar H10 fue de 1,82 latidos por minuto. Esa medición se hizo con 10 personas sentadas y en reposo. El punto débil fue el habla, con solo un 55 % de acierto. El sistema la confundió con la masticación en un 37 % de los casos, porque ambas acciones mueven los mismos músculos.

GlassTENG frente al problema de la batería

La cifra que más llama la atención es la del consumo. Los 4,1 microvatios corresponden al conjunto de la etapa de entrada, es decir, los circuitos que acondicionan la señal de los tres sensores. El artículo sitúa los sensores ópticos de pulso, los de las luces verdes de un reloj, entre 1 y 10 milivatios. Los sensores musculares con gel van de 10 a 160 milivatios. Con una batería de 100 mAh, los autores calculan que esta etapa consumiría menos de medio minuto de autonomía total. Un sensor óptico equivalente gastaría horas.

Conviene matizar el alcance. El prototipo todavía lleva una batería pequeña para el microcontrolador y la conexión Bluetooth. Lo que hoy funciona de forma autónoma son los sensores, que producen su propia señal, y la electrónica de lectura, que consume casi nada. La versión sin batería es un objetivo futuro, no un logro actual. Lo explica New Atlas. Allí la investigadora Nivedita Arora defiende que casi la mitad de la población ya usa gafas, de modo que convertirlas en dispositivo de salud no exige cambiar hábitos. También cuenta que el siguiente paso es llevar el cálculo a las propias gafas, sin depender del móvil.

El contraste con el mercado es claro. Las gafas inteligentes actuales dependen de una batería y de un estuche de carga. Las Ray-Ban Meta de tercera generación cuestan 449 dólares y anuncian nueve horas por carga. El modelo con pantalla sube a 799 dólares. Si se consigue reducir el gasto de la parte sensora a casi cero, la montura puede seguir pareciéndose a una montura normal y no a un aparato con baterías.

Reflexiones adicionales

Lo más interesante de GlassTENG no es que genere electricidad, sino que la señal y la energía salen del mismo gesto. El sensor no necesita una fuente externa para funcionar y eso simplifica el diseño. También abre la puerta a aplicar la misma idea en otros accesorios. Los auriculares, las plantillas del calzado o los parches médicos son candidatos evidentes, porque todos tienen contacto continuo con el cuerpo.

Hay una cara menos cómoda. El pulso, los apretones de mandíbula y los hábitos al comer son datos íntimos. Unas gafas que los registren durante todo el día plantean dudas de privacidad que la ausencia de batería no resuelve. Cuanto menos cuesta medir, más fácil resulta que alguien decida medirlo todo. Habrá que ver quién guarda esos datos, dónde se procesan y quién puede consultarlos. El propósito de procesarlos en las propias gafas, que menciona el equipo, iría en la dirección correcta.

Falta, además, mucha validación. Las pruebas se hicieron con 20 personas, y la medición del pulso con solo 10 y en reposo. Falta comprobar qué ocurre al caminar, al correr o al sudar, y cómo responde el sistema con distintos tipos de montura y de rostro. La confusión entre hablar y comer muestra que hay margen de mejora en el modelo. Aun así, el resultado es sólido para un prototipo de laboratorio y deja una pregunta abierta. Si las gafas con sensores van a llegar de todos modos, es preferible que funcionen con la energía de nuestros parpadeos que con una pila pegada a la sien.