¿Cuánta luz recibes en el transcurso de un día? ¿Qué tipo de luz entre en tus ojo? Estas son algunas de las preguntas que un equipo de investigadores del Laboratorio de Desempeño Integrado en Diseño de la Universidad de la Escuela Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), junto con maestros y estudiantes de la Escuela de Arte y Diseño de Ginebra (HEAD), pretenden resolver. El objetivo desarrollar un nuevo concepto de sensor de luz portátil que pueda usarse de forma personal durante todo el día. 

El dispositivo, denominado como Spectrace, descansa alrededor del cuello como un par de auriculares y está diseñado para usarse durante todo el día, y acompañarte  en el trabajo, durante tu rutina de ejercicios y en entornos sociales.

Ritmos Circadianos

Desde el descubrimiento de la melanopsina hace 20 años, los científicos han tomado un interés cada vez mayor creciente de cómo la escasez de la luz natural y la exposición excesiva a la luz artificial afectan a nuestros cuerpos. La melanopsina, un fotopigmento sensible a la luz azul que se encuentra en el ojo humano, ayuda a mantener el reloj interno del cuerpo en buen estado y le dice a nuestro cerebro si es de día o de noche. Es responsable sincronizar todos nuestros ritmos circadianos, teniendo un impacto realmente significativo en nuestra salud, desde la regulación del sueño y el ciclo hormonal, incluida la producción de melatonina durante la noche, hasta la capacidad de hacer que nuestro sistema inmunológico funcione correctamente. 

“Necesitamos urgentemente prestar una mayor atención a nuestra ‘higiene de luz’”, declara la profesora Marilyne Andersen, directora del Laboratorio y experta en este campo durante unos 15 años. “Pasamos tanto tiempo en interiores , lo que implica una escasez crónica de la luz diurna, y mirando pantallas durante todo el día que tiene efectos especialmente negativos por la noche. De hecho, deberíamos estar recibiendo abundante luz rica en longitudes de onda azul durante el días, para acumular la cantidad suficiente, ya que esto nos hará sentir mejo, y limitar esta exposición mucho antes de acostarse”. 

Nueva  forma de medir nuestra exposición diaria a la luz 

Los patrones de exposición a la luz en el mundo real son inherentemente desordenados: entramos y salimos de los edificios y, por lo tanto, estamos expuestos a mezclas diferentes de luz artificial y natural. Además la composición física de nuestro entorno también puede alterar drásticamente la composición espectral y la distribución espacial de la luz emitida. Es por ello que el diseño de un dispositivo que se puede llevar y medir la exposición a la luz en este tipo de entornos es fundamental para determinar cuánta exposición recibimos en el día y como esta nos puede afectar.

Los investigadores señalan como “existen varios tipos de sensores de luz portátiles en el mercado; sin embargo, ninguno de ellos puede medir realmente nuestra exposición a los rangos espectrales de luz, es decir, en función de la longitud de onda de la luz”. Eso es lo nuevo del prototipo desarrollado por EPFL. Actualmente no hay los suficientes datos sobre el tipo de luz a la que estamos realmente expuestos como resultado de nuestra actividad diaria y el entorno en el que vivimos y trabajamos. Los efectos fisiológicos de la luz dependen no solo de su intensidad y de cuanto estamos expuestos a ella, sino también de su componente espectral. Esa es la brecha que el nuevo sensor Spectrace pretente llenar. 

Forrest Webler, como parte de su investigación doctoral en el Laboratorio de Desempeño Integrado, está trabajando en el concepto de “dieta espectral”, para desarrollar un sistema de clasificación de exposición a la luz. 

El primer paso de Webler fue obtener un espectrómetro en miniatura diseñado para la industria de procesamiento de alimentos por la startup surcoreana nanoLambda. El objetivo es reutilizar este espectrómetro para convertirlo en un dispositivo portátil, con un sensor UV incorporado y fotómetro – que ofrece una tiempo de resolución de menos del segundo. 

Los investigadores hacen una analogía con los alimentos para explicar el concepto de dieta espectral: “la dieta espectral absoluta es el patrón de irradiancia espectral absoluta que un observador humano podría recibir en el transcurso de un período de tiempo específico. La dieta espectral relativa se refiere a la composición espectral, o calidad espectral, de la luz recibida. La analogía con la dieta alimentaria aquí es la siguiente: se puede comer durante el día una cantidad fija de calorías, por ejemplo, 2000 kcal. Este número en sí no nos dice cómo se distribuyeron estos 2000 kcal en los diferentes macronutrientes. Del mismo modo, una iluminancia de 2000 lx recibida durante el día no nos dice cómo se vieron afectados por los diferentes fotorreceptores. El concepto de la dieta espectral se puede conceptualizar y visualizar mediante un continuo de imágenes hiperespectrales apiladas juntas vistas a lo largo del tiempo como se ilustra en las siguientes figuras”.

Diseño del dispositivo

Al mismo tiempo, los investigadores de EPFL trabajaron con diseñadores de productos e interacción de la Escuela de Arte y Diseño de Ginebra en un taller celebrado en julio de 2019. Su propósito era crear un diseño atractivo para que las personas estuvieran motivadas para utilizarlo. Después de explorar varios conceptos, finalmente se decidieron por un dispositivo de estilo collar inteligente. El proceso de desarrollo se intensificó este otoño pasado, consiguiendo evolucionar de forma sinergíca los aspectos técnicos y de diseño.

El proyecto acaba de recibir una subvención de InnoSuisse en la categoría de eSalud. Este nuevo financiamiento se utilizará para desarrollar un prototipo modular y funcional y probarlo en condiciones del mundo real para 2021, con el objetivo de fundar un spin-off para llevar el sensor Spectrace a la comunidad científica más amplia y al público en general. Preguntas como: ¿El perfil espectral de las personas que montan en bicicleta, conducen y toman el metro para trabajar es tan diferente que afecta su salud y bienestar? ¿Importan el tamaño y la orientación de la ventana de la oficina? serán la que los los investigadores de la EPFL abordarán en los próximos años. 

Créditos de imágenes: © HEAD-Baptiste Coulon