Espuma inteligente para medir la severidad de las contusiones en los cascos de fútbol americano
El fútbol americano es uno de los deportes, que dadas sus características de gran agresividad y contacto corporal, posee la tasa más alta de accidentes y contusiones, así como el mayor número de conmociones cerebrales de todas las disciplinas deportivas.
Es un hecho habitual que los jugadores de fútbol sufran golpes durante los partidos que resulten en lesiones de diversa consideración. Si un jugador ha sufrido una colisión, puede ser difícil saber si debe dejar de jugar o continuar participando del partido, puesto que hay lesiones que no siempre son obvias en el momento, pero el hecho de seguir jugando con una lesión en la cabeza puede revestir un enorme peligro para el afectado.
Recientes investigaciones han relacionado las contusiones recibidas en la zona de la cabeza con graves enfermedades a largo plazo, como la encefalopatía traumática crónica y el comienzo precoz del Alzheimer.
Por estos motivos, comprender las características mecánicas de los impactos de las contusiones recibidas por los jugadores en la cancha es de fundamental importancia para ayudar a proteger a estos deportistas de la probabilidad de sufrir de este tipo de enfermedades.
Actualmente, la medición efectuada en tiempo real de los impactos en la cabeza ha sido realizada casi exclusivamente por dispositivos que dependen de acelerómetros o giroscopios que van unidos al casco o incorporados en el protector bucal del jugador.
Estos sistemas tienen la limitante de que sólo monitorean el movimiento de la cabeza o del casco, pero no pueden aportar datos referentes a la energía del impacto sobre esta zona anatómica.
El casco inteligente
Los ingenieros biomédicos de la Brigham Young University (BYU) han desarrollado un revestimiento de “espuma inteligente”, consistente en un nanocompuesto especialmente diseñado para utilizar en los cascos de fútbol. Este dispositivo tiene la capacidad de medir de manera electrónica los impactos y puede ayudar a los entrenadores a saber si un jugador ha sufrido una lesión cerebral, ya que el sistema retransmite esta información de manera inalámbrica a una tablet, permitiéndole así estar en conocimiento de si el jugador de su equipo se ha lastimado severamente y requiere atención médica inmediata.
Cómo funciona
Esta nueva espuma se emplea como un reemplazo para el material estándar que se utiliza en el casco y mide no sólo la aceleración, sino que incorpora dos variables más, la energía y la velocidad del impacto. Estos valores permiten al sistema determinar la ubicación y la gravedad del impacto recibido.
Cuando se produce la compresión de la espuma durante un impacto, las nanopartículas de níquel que la conforman, se frotan entre sí, generando electricidad estática. Un electrodo dispuesto en la espuma mide esta carga eléctrica, a la vez que estos datos son retransmitidos por un microordenador de forma inalámbrica a una tablet.
Un golpe de gran intensidad genera un elevado voltaje, mientras que los impactos de pequeña intensidad dan lugar a una elevación reducida en este parámetro.
Todos los cascos modificados con la espuma inteligente fueron probados utilizando una Norma Nacional del Comité Operativo, con un total de 24 pruebas de caída (4 ubicaciones con 6 energías de impacto).
Ventajas de este nuevo dispositivo
Este es el primer sistema creado para medir de manera exitosa la velocidad y la energía de impacto de una colisión, datos que son de crucial importancia para determinar la severidad de una lesión cerebral.
El equipo de ingenieros de la BYU también incorporó la espuma en las almohadillas de protección corporal para ayudar a medir los impactos en el resto del cuerpo.
Según explica Jake Merrell, un ingeniero que participa en la investigación: «Los sistemas de medición estándar que existen en el mercado miden directamente la aceleración, pero el medir la aceleración no es suficiente e incluso puede ser errónea»…»Nuestros sensores en la “espuma inteligente” miden mucho más que la aceleración, hecho que consideramos clave para diagnosticar mejor las lesiones en la cabeza«.
Aplicaciones en otras disciplinas deportivas y militares
Merrell ve las aplicaciones de este dispositivo con un gran futuro para ser incorporada por varias empresas de ropa y dispositivos deportivos. Como el caso de Merrell y Xenith que crearon hombreras con la tecnología de detección de impactos.
A la par, Merrell está trabajando con el ejército de los E.E.U.U. en un diseño para entender cómo afectan al cuerpo las fuerzas biomecánicas, para poder así diseñar estrategias destinadas a prevenir las lesiones músculo-esqueléticas.
Una compañía productora de chalecos de tae kwon do también ha comenzado a usar la espuma inteligente para el seguimiento de los combates peleas y entrenamiento a sus atletas.
