Mujeres inventoras (tercera parte)
Continúa en esta tercera entrega relativa a la vida e invenciones de destacadas mujeres innovadoras.
Elena García Armada es una investigadora española nacida en Valladolid (1971). Con un doctorado en ingeniería industrial, lidera el grupo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) que ha desarrollado el primer exoesqueleto biónico del mundo para niños con atrofia muscular espinal. García Armada es además fundadora de Marsi Bionics, empresa surgida del CSIC y la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) cuyo objetivo es la investigación y creación de exoesqueletos pediátricos. Se trata de estructuras basadas en soportes que se ajustan a las piernas y al tronco del niño y que al incorporar motores que imitan el funcionamiento del músculo le aportan fuerza para caminar y mantenerse en pie.
Dos de las patentes de la Dra. Elena García Armada, izquierda: patente europea EP 3 009 240 B1; derecha, solicitud internacional WO 2016/083650 A1.
Uno de sus primeros proyectos fue SILO 4, un robot de 30 kg pensado para su uso en labores de reconocimiento y rescate en catástrofes y para labores de desminado. En él se probó un algoritmo de mejora de control y estabilidad que permitía una mayor autonomía por parte del robot, prescindiendo así de supervisión humana. Al mejorar la adaptabilidad del robot al terreno (adaptando las patas según percibe perturbaciones y alteraciones) aumenta su equilibrio e impide que vuelque, lo que es fundamental para tareas de arrastre o transporte de cargas.
Las principales líneas de investigación de la Dra. García Armada abarcan la mejora en la agilidad de la locomoción en cuadrúpedos; la creación de exoesqueletos de extremidades inferiores y órtesis activas; y la estabilidad dinámica en robots caminantes y su adaptación a terrenos complejos con perturbaciones ambientales. En el campo de la creación de exoesqueletos pediátricos el proyecto más destacado y premiado ha sido ATLAS 2020, un exoesqueleto de 9 kg de peso capaz de mantener la rigidez mientras permite un movimiento más ágil y articulado mediante sus diferentes sensores de fuerza, presión y temperatura. Está dotado de articulaciones inteligentes que interpretan los movimientos del paciente detectando cuáles son deseados y cuáles indeseados, algo fundamental ya que en muchos casos existen movimientos espasmódicos que, mal interpretados, conllevan serios riesgos para la seguridad del paciente.
Margaret E. Knight (1838-1914) fue una de las inventoras estadounidenses más relevantes del siglo XIX. Entre sus invenciones destaca la fabricación de las típicas bolsas de papel norteamericanas. Nació en York (Maine) y muy pronto quedó huérfana de padre. A la edad de diez años dejó la escuela y se empleó junto a toda su familia en una fábrica textil en New Hampshire, donde permaneció hasta 1858. A lo largo de su vida realizó unas 90 invenciones, y obtuvo 21 patentes.
En 1866 se trasladó a Springfield (Massachusetts) para trabajar en la Columbia Paper Bag Company. Margaret Knight desarrolló un nuevo proceso de fabricación mecánica de bolsas de papel: corte, doblado y pegado. Las primeras bolsas de papel en el mercado eran estrechos tubos de papel con fondo plano en forma de “V” (no muy diferentes a un sobre) que podían albergar poco peso y, además, tenían que ser pegadas a mano. Knight tuvo la idea de mecanizar todo el proceso de fabricación: corte, doblado y pegado. De esta manera las bolsas adquirían mayor amplitud, mejor usabilidad y un fondo cuadrangular con el que podían mantenerse erguidas y aguantar más carga sin romperse. Nacía, por tanto, la bolsa de papel que enseguida acabó convirtiéndose en el estandarizado envoltorio empleado por infinidad de comercios estadounidenses pero también reutilizado para guardar y llevar casi cualquier objeto de manera cómoda y desapercibida.
Tras una lucha en tribunales por el intento de apropiación indebida por parte de Charles F. Annan, uno de los mecánicos participantes en la construcción del prototipo, Knight consiguió finalmente su patente en julio de 1871 (US 116 842). Llama la atención la argumentación del mecánico para defenderse: la imposibilidad de que una mujer llevara a cabo diseños técnicos sofisticados. Este argumento machista, que hoy día en no se sostendría ante ningún tribunal, pudo ser efectivo en aquella época.
En la década de 1880 Knight registró patentes relativas a un protector de faldas (US 282 646), un sistema de abrochado elástico para batas (US 306 692) y un espetón de asar (US 311 662). Durante la siguiente década registró varias patentes en relación a máquinas para la industria del calzado (US 436 538, US 436 539, US 444 982, US 494 784, US 521 413, US 527 205). Con el nuevo siglo ideó varios modelos de motores rotativos a vapor protegidos entre 1902 y 1904 mediante otras patentes (US 716 903, US 717 869, US 720 818, US 730 543, US 758 321, US 743 293). En los últimos años de su vida desarrolló motores de combustión interna obteniendo tres patentes (US 1 068 781 A, US 1 086 299, US 1 132 858). Knight también inventó un sistema de ruedas de alta resistencia, obteniendo la patente US 1 015 761.
Algunos dibujos de una de las patentes de motores de Margaret E. Knight, US 1 068 781.
Margaret falleció en Framingham a la edad de 76 años. A pesar de los miles de dólares que sus patentes le proporcionaron, su herencia fue de sólo 275 dólares. En 2006 fue incorporada al “National Inventors Hall of Fame”.
Erna Schneider Hoover fue otra destacada innovadora estadounidense nacida en Irvington (Nueva Jersey) en 1926. Matemática e informática de formación, se interesó a temprana edad por la ciencia al leer una biografía de Marie Curie (1867-1934), la primera persona en recibir dos premios Nobel, el de Física (1903) y el de Química (1911), por sus investigaciones sobre la radiactividad. En 1948 Erna se graduó con las máximas calificaciones en la Universidad de Wellesey (Massachusetts), en Historia y Filosofía, especializada en los periodos clásico y medieval.
En 1951 obtuvo el doctorado en Filosofía y Fundamentos de la Matemática por la Universidad de Yale y ese mismo año logró un puesto de profesora de Filosofía y Lógica en la Universidad de Swarthmore (Pensilvania). En 1953 se casó con Charles W. Hoover (1926-2017), físico en una de las principales compañías mundiales dedicadas a la investigación en telecomunicaciones y electrónica, la compañía Bell Telephone Laboratories, Inc. (“Bell Labs”).
En 1954 Erna Hoover dejó la docencia e ingresó en el centro de Bell Labs en Holmdel como técnica superior adjunta. Gracias a sus conocimientos en lógica simbólica y en teoría de realimentación, Hoover programó mediante un algoritmo los dispositivos de control de una central telefónica de manera que pudieran usarse los datos de las llamadas entrantes para imponer orden a todo el sistema.
Diseñó una computadora para que monitorizara los procesos relacionados con la entrada y salida, dándolos prioridad sobre otros menos importantes como el mantenimiento de registros o la facturación. De este modo, el ordenador de la central podía ajustar automáticamente y en tiempo real la tasa de frecuencia de aceptación de llamadas, con lo que se reducía el problema de sobrecarga. El sistema de conmutación electrónica inventado por Hoover suponía una revolución en las comunicaciones. Introducía en el sistema la informática (técnicas de computación, circuitos de transistores y programas de control almacenados en memoria) dejando obsoletos en poco tiempo a los tradicionales conmutadores electromecánicos.
Primera página de la patente de Erna S. Hoover, US 3 623 007.
En 1971 Hoover y Barry J. Eckhart (un técnico colaborador de la compañía en Canada) obtuvieron la patente US 3 623 007. Hoover se jubiló en 1987 después de 32 años en Bell Labs. Desde entonces se ha dedicado a difundir la importancia de la educación a todos los niveles, denunciado la escasez de mujeres científicas entre el profesorado.
Integrante de los órganos directivos de universidades estatales como la de Trenton (1980) y la de Nueva Jersey (1983), ha defendido el valor de la educación pública superior a través de la captación de los mejores alumnos y la inversión de fondos estatales. En 1990 su antigua universidad la premió por sus logros. En 2008 ingresó en el “National Inventors Hall of Fame”.
Katharine Burr Blodgett (1898-1979) fue otra científica estadounidense, inventora del cristal no reflectante. Nació en Schenectady (Nueva York). Su padre era George R. Blodgett (1862-1897), un prestigioso abogado que dirigía el departamento de patentes de General Electrics (GE) y que falleció un mes antes de nacer su hija, asesinado por los disparos de un ladrón. En reconocimiento a los servicios prestados, GE se hizo cargo de la estabilidad financiera de su familia, que se trasladó a Nueva York al poco de nacer Katharine. Más tarde (1901) se desplazaron a Francia, donde la niña adquirió un dominio fluido del francés. En 1912 los Blodgett regresaron a Estados Unidos. Con solo quince años (1913) ganó una beca para la Universidad Bryan Mawr (Pensilvania) y se graduó en Física (1917), destacando su destreza científica. Licenciada en Química (1918) por la Universidad de Chicago, a los 20 años se convirtió en la primera mujer en trabajar en un laboratorio de GE.
Entre 1924-1926 realizó el doctorado en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge (Inglaterra), dirigido por el británico-neozelandés y premio Nobel de Física Ernest Rutherford (1871-1937), y se convirtió en la primera mujer que alcanzaba un doctorado en Física por Cambridge.
Dibujos de una de las patentes de Katharine Burr Blodgett, US 2 220 861.
Desde medidos de la década de 1930, Blodgett investigó cómo eliminar la reflexión de un cristal allí donde ésta fuese indeseable, pero permitiendo la transmisión de la luz. El resultado fueron dos patentes, una sobre la reducción de la superficie de reflexión en cristales (US 2 220 861) y otra relativa a un cristal de baja reflectancia (cristal invisible, US 2 220 862).
En 1933 desarrolló un sencillo procedimiento para calibrar el espesor de una capa de película de modo extraordinariamente preciso (millonésima de pulgada). En 1952 obtuvo la patente US 2 587 282 para el calibrador del grosor de revestimientos ultrafinos. Otras patentes de Katherine Blodgett fueron US 2 493 745 y US 2 589 983.
Blodgett estuvo perfeccionado durante años el aparato de laboratorio de Pockels que se conocería en adelante como balanza Langmuir-Blodgett, al igual que los finísimos revestimientos conseguidos con dicha tecnología pasarían a llamarse películas Langmuir-Blodgett. Por este instrumento recibió su primera patente (US 2 220 860) en 1940 pero la tecnología quedó en el olvido hasta 1971. Actualmente las películas Langmuir-Blodgett se utilizan en multitud de campos de la investigación (síntesis de nanopartículas, separación de mezclas de gases, elementos de electrónica molecular, soportes para tintes azoicos y aislantes orgánicos para transistores, entre otros).
Esta entrada sobre mujeres inventoras finaliza con el recuerdo a Mary Elizabeth Walton, inventora estadounidense que vivió en la segunda mitad del siglo XIX, que fue pionera en la lucha contra la polución del aire y la contaminación acústica. Se sabe muy poco de su vida: residía en Nueva York y su padre (probablemente un ingeniero) la educó junto a sus hermanas en nociones de ciencia e ingeniería.
En 1879 Mary Walton obtuvo la patente estadounidense US 221 880 a favor de una mejora con la que minimizar los efectos contaminantes de locomotoras y chimeneas. La invención consistía en una máquina que vertía los gases, polvos y demás sustancias producidas por las locomotoras de vapor o las chimeneas de fábricas y viviendas a unos contenedores de agua (o también a las alcantarillas) en lugar de hacerlo directamente a la atmósfera. De esta manera los agentes tóxicos se disolvían en el agua y también se evitaban los malos olores de la combustión. Sin duda el gran mérito de esta patente estriba en ser una de las primeras soluciones a las nocivas consecuencias medioambientales de la industrialización en una época donde las fábricas se encontraban en los centros urbanos de las grandes ciudades (y no en las afueras) y la contaminación era vista como una consecuencia inevitable del progreso. Ante ella únicamente cabían las opciones de una pasiva aceptación, especialmente por la clase obrera, o alejarse en busca de un lugar con aire limpio, algo solo asequible a las clases adineradas.
Walton viajó a Inglaterra para dar a conocer su invención, que fue elogiada por técnicos británicos. Se puso en práctica años después en fábricas de la costa este de EE.UU. para evitar la gran cantidad de enfermedades pulmonares que aquejaban a los trabajadores. Durante la segunda mitad del siglo XIX los trenes elevados se convirtieron en parte del paisaje de grandes ciudades como Londres (1867), Nueva York (1868 y 1875), Berlín (1882), Chicago (1892) o Liverpool (1893). En 1881 Walton registró otra patente (US 237 422) para un perfeccionamiento en la construcción de los armazones y cimientos en las vías de este tipo de ferrocarriles. El propósito de esta invención era reducir las molestias de los ruidos y las vibraciones consecuencia del paso de los convoyes que se desplazaban sobre estructuras en altura muy próximas a las viviendas, algo que la propia Walton sufría en su piso de Manhattan. Estas molestias provocaban numerosos casos de neurosis, insomnio y ataques de nervios entre la población y hacían insoportable la vida cotidiana en grandes áreas urbanas.
Walton experimentó en el sótano de su casa diversos medios para reducir la contaminación acústica hasta que encontró una solución. Consistía en anclar los carriles, las guardas longitudinales y los travesaños a un suelo formado de arena, asfalto y guata de algodón, el cual absorbía las vibraciones del traqueteo del tren y, por tanto, disminuía la emisión de ruidos. Walton vendió su invención por 10.000 dólares a los ferrocarriles metropolitanos neoyorquinos donde fue puesto práctica con gran aceptación de maquinistas, pasajeros y habitantes.
Dibujo de la primera patentes de Mary Elizabeth Walton, US 221 880.