Un nuevo sistema de plantillas inteligentes que monitorea cómo caminan las personas en tiempo real podría ayudar a los usuarios a mejorar la postura y brindar alertas tempranas sobre afecciones que van desde la fascitis plantar hasta la enfermedad de Parkinson.
por Tatyana Woodall, Universidad Estatal de Ohio
Construido con 22 pequeños sensores de presión y alimentado por pequeños paneles solares en la parte superior de los zapatos, el sistema ofrece seguimiento de la salud en tiempo real basado en cómo camina una persona, un proceso biomecánico tan único como una huella digital humana.
Estos complejos datos personales de salud pueden transmitirse posteriormente por Bluetooth a un teléfono inteligente para un análisis rápido y detallado, afirmó Jinghua Li, coautor del estudio y profesor adjunto de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad Estatal de Ohio. El trabajo se publica en la revista Science Advances .
«Nuestros cuerpos almacenan mucha información útil de la que ni siquiera somos conscientes», afirmó Li. «Estos estados también cambian con el tiempo, por lo que nuestro objetivo es utilizar la electrónica para extraer y decodificar esas señales y fomentar un mejor autocuidado de la salud».
Se estima que al menos el 7% de los estadounidenses padecen dificultades para caminar, actividades como caminar, correr o subir escaleras. Si bien los esfuerzos para fabricar un sistema de presión portátil basado en plantillas han cobrado popularidad en los últimos años, muchos prototipos anteriores se encontraron con limitaciones de bajo consumo de energía y un rendimiento inestable.
Para superar los desafíos de sus precursores, Li y Qi Wang, autor principal del estudio y actual estudiante de doctorado en ciencias de los materiales e ingeniería en la Universidad Estatal de Ohio, buscaron garantizar que su dispositivo portátil sea duradero, tenga un alto grado de precisión al recopilar y analizar datos, y pueda proporcionar energía constante y confiable, dijo Li.
«Nuestro dispositivo es innovador en términos de alta resolución, detección espacial, capacidad de autoalimentación y su capacidad para combinarse con algoritmos de aprendizaje automático», afirmó. «Por lo tanto, creemos que esta investigación puede avanzar aún más gracias a los éxitos pioneros en este campo».
El sistema de este equipo también se distingue por el uso de IA. Mediante un modelo avanzado de aprendizaje automático, el wearable puede reconocer ocho estados de movimiento diferentes, desde estáticos como sentarse y estar de pie hasta movimientos más dinámicos como correr y agacharse.
Además, dado que los materiales de las plantillas son flexibles y seguros, el dispositivo, al igual que un reloj inteligente, presenta un bajo riesgo y es seguro para un uso continuo. Por ejemplo, después de que las células solares convierten la luz solar en energía, esta se almacena en pequeñas baterías de litio que no dañan al usuario ni afectan sus actividades diarias.
Gracias a la distribución de los sensores desde la punta hasta el talón, los investigadores pudieron observar cómo la presión sobre partes del pie es diferente en actividades como caminar o correr.
Al caminar, la presión se aplica secuencialmente desde el talón hasta los dedos, mientras que al correr, casi todos los sensores se someten a presión simultáneamente. Además, al caminar, el tiempo de aplicación de la presión representa aproximadamente la mitad del tiempo total, mientras que al correr, representa solo una cuarta parte.
En el ámbito sanitario, las plantillas inteligentes podrían respaldar el análisis de la marcha para detectar anomalías tempranas asociadas a afecciones relacionadas con la presión del pie (como las úlceras del pie diabético ), trastornos musculoesqueléticos (como la fascitis plantar) y afecciones neurológicas (como la enfermedad de Parkinson).
El nuevo sistema también utilizó aprendizaje automático para aprender y clasificar diferentes tipos de movimiento. Esto ofrece oportunidades para la gestión personalizada de la salud , incluyendo la corrección postural en tiempo real, la prevención de lesiones y la monitorización de la rehabilitación. El entrenamiento físico personalizado también podría ser una aplicación futura, según los investigadores.
Según el estudio, estas plantillas inteligentes no mostraron un deterioro notable en el rendimiento después de 180.000 ciclos de compresión y descompresión, lo que demuestra su durabilidad a largo plazo.
«La interfaz es flexible y bastante delgada, por lo que incluso durante deformaciones repetitivas, puede seguir funcionando», dijo Li. «La combinación de software y hardware significa que no está tan limitada».
Los investigadores esperan que la tecnología esté disponible comercialmente en los próximos tres a cinco años. Los próximos pasos para avanzar en el trabajo se centrarán en mejorar la capacidad de reconocimiento de gestos del sistema, lo cual, según Li, probablemente se verá reforzado por pruebas adicionales en poblaciones más diversas.
«Existen tantas variaciones entre los individuos que debemos prestar más atención a la demostración y el entrenamiento de estas fantásticas capacidades en diferentes poblaciones», afirmó Li.
Más información: Qi Wang et al., Una plantilla inteligente inalámbrica y autoalimentada para la monitorización y el reconocimiento de la marcha mediante detección de presión sinérgica no lineal, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adu1598
