Tendencias Científicas
El sensor ultrasónico de la Universidad de California. Imagen: Dave Horsley. Fuente: UC Davis.
Un nuevo sensor ultrasónico de huellas dactilares obtiene una imagen en 3-D de la superficie de su dedo y del tejido que hay por debajo, que podrá usarse para mejorar la biometría y la seguridad de la información en los teléfonos inteligentes y otros dispositivos.
La tecnología de sensor de huellas dactilares se utiliza actualmente en algunos teléfonos inteligentes, produciendo una imagen bidimensional de la superficie de un dedo, que puede ser falsificada bastante fácilmente con una imagen impresa de la huella digital. Un sensor ultrasónico de nuevo desarrollo elimina el riesgo incluyendo en la imágenes las crestas y valles de la superficie de la huella digital, y el tejido que hay debajo, en tres dimensiones.
Un equipo de la Universidad de California en Davis y en Berkeley (EE.UU.) describe su nueva tecnología esta semana, en la revista Applied Physics Letters, de AIP Publishing.
Los orígenes de la nueva tecnología comenzaron a reunirse en 2007, trabajando con transductores ultrasónicos micromecanizados piezoeléctricamente (PMUTs, por sus siglas en inglés).
"Hemos desarrollado matrices de PMUTs, junto con un circuito de medida integrado de aplicación específica (ASIC) y electrónica de apoyo", dice David A. Horsley, profesor de ingeniería aeroespacial y mecánica, en la nota de prensa de AIP. "Nuestro trabajo fue tan exitoso que creamos Chirp Microsystems, en 2013, para comercializarlo".
Poco antes de esa fecha, en 2011, mientras exploraban otros usos para su tecnología PMUT, rápidamente se dieron cuenta de que encajaba perfectamente con la sensorización de huellas dactilares.
Conceptos
Los conceptos básicos detrás de la tecnología son similares a los de la ecografía médica. Los investigadores crearon una pequeña máquina de imágenes de ultrasonido, diseñada para observar solamente una capa superficial de tejido cerca de la superficie del dedo.
"Las imágenes de ultrasonido se recogen de la misma manera que en una ecografía médica", dice Horsley. "Los transductores de la superficie del chip emiten un pulso de ultrasonido, y estos mismos transductores reciben ecos de retorno de las crestas y valles de la superficie de la huella dactilar."
La base del sensor de ultrasonido es un conjunto de dispositivos de ultrasonido MEMS con características muy uniformes, y características de respuesta de frecuencia, por tanto, muy similares.
Para fabricar su reproductor de imágenes, el grupo emplea tecnología existente de sistemas microelectromecánicos (MEMS), de los que dependen los teléfonos inteligentes para funciones tales como micrófonos y orientación direccional. Los investigadores usaron una versión modificada del proceso de fabricación utilizado para hacer el acelerómetro y el giroscopio MEMS que e encuentran en algunos dispositivos electrónicos como smartphones.
"Nuestro chip está fabricado a partir de dos obleas: una oblea de MEMS que contiene los transductores de ultrasonido y una oblea CMOS que contiene la circuitería de procesado de señal", explica Horsley. "Estas obleas se unen entre sí, a continuación la oblea MEMS es 'adelgazada' para exponer los transductores de ultrasonido." (CMOS, o semiconductor complementario de metal-óxido, es la tecnología basada en silicio utilizada para hacer transistores en microchips.)
"Nuestros chips ultrasónicos pueden fabricarse a muy bajo coste", afirma Horsley. El reproductor de imágenes se alimenta de manera muy eficiente, explica.
La tecnología de sensor de huellas dactilares se utiliza actualmente en algunos teléfonos inteligentes, produciendo una imagen bidimensional de la superficie de un dedo, que puede ser falsificada bastante fácilmente con una imagen impresa de la huella digital. Un sensor ultrasónico de nuevo desarrollo elimina el riesgo incluyendo en la imágenes las crestas y valles de la superficie de la huella digital, y el tejido que hay debajo, en tres dimensiones.
Un equipo de la Universidad de California en Davis y en Berkeley (EE.UU.) describe su nueva tecnología esta semana, en la revista Applied Physics Letters, de AIP Publishing.
Los orígenes de la nueva tecnología comenzaron a reunirse en 2007, trabajando con transductores ultrasónicos micromecanizados piezoeléctricamente (PMUTs, por sus siglas en inglés).
"Hemos desarrollado matrices de PMUTs, junto con un circuito de medida integrado de aplicación específica (ASIC) y electrónica de apoyo", dice David A. Horsley, profesor de ingeniería aeroespacial y mecánica, en la nota de prensa de AIP. "Nuestro trabajo fue tan exitoso que creamos Chirp Microsystems, en 2013, para comercializarlo".
Poco antes de esa fecha, en 2011, mientras exploraban otros usos para su tecnología PMUT, rápidamente se dieron cuenta de que encajaba perfectamente con la sensorización de huellas dactilares.
Conceptos
Los conceptos básicos detrás de la tecnología son similares a los de la ecografía médica. Los investigadores crearon una pequeña máquina de imágenes de ultrasonido, diseñada para observar solamente una capa superficial de tejido cerca de la superficie del dedo.
"Las imágenes de ultrasonido se recogen de la misma manera que en una ecografía médica", dice Horsley. "Los transductores de la superficie del chip emiten un pulso de ultrasonido, y estos mismos transductores reciben ecos de retorno de las crestas y valles de la superficie de la huella dactilar."
La base del sensor de ultrasonido es un conjunto de dispositivos de ultrasonido MEMS con características muy uniformes, y características de respuesta de frecuencia, por tanto, muy similares.
Para fabricar su reproductor de imágenes, el grupo emplea tecnología existente de sistemas microelectromecánicos (MEMS), de los que dependen los teléfonos inteligentes para funciones tales como micrófonos y orientación direccional. Los investigadores usaron una versión modificada del proceso de fabricación utilizado para hacer el acelerómetro y el giroscopio MEMS que e encuentran en algunos dispositivos electrónicos como smartphones.
"Nuestro chip está fabricado a partir de dos obleas: una oblea de MEMS que contiene los transductores de ultrasonido y una oblea CMOS que contiene la circuitería de procesado de señal", explica Horsley. "Estas obleas se unen entre sí, a continuación la oblea MEMS es 'adelgazada' para exponer los transductores de ultrasonido." (CMOS, o semiconductor complementario de metal-óxido, es la tecnología basada en silicio utilizada para hacer transistores en microchips.)
"Nuestros chips ultrasónicos pueden fabricarse a muy bajo coste", afirma Horsley. El reproductor de imágenes se alimenta de manera muy eficiente, explica.
Biometría
En el ámbito de la biometría y la seguridad de la información, el trabajo del grupo es particularmente significativo, dice Horsley. Pero más allá de ellos, se espera que la nueva tecnología encuentre muchas otras aplicaciones, incluyendo su uso como una herramienta de diagnóstico médico o para la vigilancia de la salud personal.
Por su parte, la empresa japonesa Fujitsu ha desarrollado un nuevo smartphone que reconoce el iris, y una profesora de la Universidad de Clarkson (Nueva York) dice que espera que la tecnología esté disponible en Estados Unidos en un futuro próximo.
Stephanie Schuckers dice en la nota de prensa que lo mejor del sistema es que "no hay que tocar nada".
Los sistemas de reconocimiento de iris utilizan luz del infrarrojo cercano para analizar el patrón de los músculos del iris, no el color. Las luces infrarrojas se usan habitualmente en sistemas de seguridad, y no son peligrosas en este caso.
Algunos sistemas de reconocimiento de iris pueden ser engañadas con fotos impresas de los ojos o con lentes de contacto con dibujos, aunque pueden programarse para protegerse. El equipo de Schuckers está trabajando precisamente en sistemas de protección.
En el ámbito de la biometría y la seguridad de la información, el trabajo del grupo es particularmente significativo, dice Horsley. Pero más allá de ellos, se espera que la nueva tecnología encuentre muchas otras aplicaciones, incluyendo su uso como una herramienta de diagnóstico médico o para la vigilancia de la salud personal.
Por su parte, la empresa japonesa Fujitsu ha desarrollado un nuevo smartphone que reconoce el iris, y una profesora de la Universidad de Clarkson (Nueva York) dice que espera que la tecnología esté disponible en Estados Unidos en un futuro próximo.
Stephanie Schuckers dice en la nota de prensa que lo mejor del sistema es que "no hay que tocar nada".
Los sistemas de reconocimiento de iris utilizan luz del infrarrojo cercano para analizar el patrón de los músculos del iris, no el color. Las luces infrarrojas se usan habitualmente en sistemas de seguridad, y no son peligrosas en este caso.
Algunos sistemas de reconocimiento de iris pueden ser engañadas con fotos impresas de los ojos o con lentes de contacto con dibujos, aunque pueden programarse para protegerse. El equipo de Schuckers está trabajando precisamente en sistemas de protección.
Referencia bibliográfica:
Y. Lu, H. Tang, S. Fung, Q. Wang, J.M. Tsai, M. Daneman, B.E. Boser y D.A. Horsley: Ultrasonic Fingerprint Sensor Using a Piezoelectronic Micromachined Ultrasonic Transducer Array Integrated with CMOS Electronics. Applied Physics Letters (2015). DOI: 10.1063/1.4922915
Y. Lu, H. Tang, S. Fung, Q. Wang, J.M. Tsai, M. Daneman, B.E. Boser y D.A. Horsley: Ultrasonic Fingerprint Sensor Using a Piezoelectronic Micromachined Ultrasonic Transducer Array Integrated with CMOS Electronics. Applied Physics Letters (2015). DOI: 10.1063/1.4922915
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