As soluções eletrónicas vestíveis são uma área de investigação em desenvolvimento. Nos últimos anos foram propostas várias soluções que abrangem diversas áreas, nomeadamente multimédia e saúde, onde é necessário monitorizar idades críticas – bebés, pessoas doentes ou idosos. Outra área importante é a área do desporto, nomeadamente atividades de manutenção ou atletas, onde é necessária uma avaliação fiável por forma a permitir melhorias de desempenho.

É importante perceber que um equipamento eletrónico embebido num pedaço de tecido pode ser muito mais confortável do que usar aparelhos apensos ao corpo, sendo que estes podem ser acrescentados quando é necessário medir um novo parâmetro. Outra vantagem é a facilidade de utilização uma vez que uma peça de roupa pode conter todo o equipamento essencial para levar a cabo as tarefas, sem com isso interferir nos movimentos. No entanto, quase todas as soluções e protótipos atuais usam os aparelhos eletrónicos anexados e não embebidos no tecido. As propriedades inerentes dos materiais têxteis – propriedades elétricas e aquelas relacionadas com o seu propósito natural do ponto de vista têxtil – não são exploradas completamente, pelo que o tecido continua a ser visto principalmente como o apoio a aparelhos eletrónicos, garantindo ao utilizador conforto e fornecendo a informação necessária sobre o assunto a estudar.

Este projeto tem como objetivo explorar a integração de sensores e microeletrónica em materiais têxteis utilizando as suas propriedades elétricas intrínsecas, que podem ser usadas para transmitir dados, garantir a alimentação elétrica, entre outras possibilidades, sem esquecer o principal objetivo do material têxtil – um tecido com o máximo conforto para o utilizador.

As formas ou técnicas para embeber sensores e todo o equipamento elétrico em têxteis é extremamente importante para a produção de tecidos e constitui uma área de investigação fundamental. Tirando partido dos desenvolvimentos mais recentes em termos de biossensores, microeletrónica, materiais têxteis concebidos especialmente para uso eletrónico e tecnologias de produção de tecidos, a equipa de investigação irá desenvolver o know-how necessário por forma a integrar aparelhos de microeletrónica em tecidos, através de um desenho adequado para o tecido proposto, uma proposta cuidada de materiais têxteis para máximo conforto e ajuste natural ao corpo, adaptabilidade perfeita do material têxtil para a integração de sensores e consequente produção, assim como a instrumentação e aplicações necessárias para a análise de dados.

Com especial enfoque na saúde e bem-estar, particularmente na área de desporto de alta competição, reabilitação e atividades de lazer, serão propostas duas soluções ou protótipos, sendo que cada uma será completamente autónoma e terá vários micro sensores e atuadores para medir diferentes parâmetros biológicos e fisiológicos. O conjunto completo de sensores permitirá adquirir simultaneamente toda a informação que é normalmente obtida em experiências separadas, permitindo assim uma análise comportamental global do sujeito e lançar alertas quando são detetadas anomalias. Eletromiografia, ritmos cardíacos, esforços respiratórios, consumo de oxigénio, cadência, rotação de tronco e membros e pressão hidrodinâmica são apenas alguns dos parâmetros de particular interesse que podem ser incluídos na investigação biomecânica com tecidos vestíveis.

O primeiro protótipo consiste num aparelho vestível que pode ser usado no nosso ambiente natural, e o segundo pode ser usado em atividades aquáticas, que é um ambiente mais perigoso para medições e transmissão de dados. Os problemas relacionados com o posicionamento de sensores espaciais num corpo em movimento e o tempo de funcionamento de alguns sensores quando submetidos a ambientes de elevada humidade (ex: eletromiografia) serão cuidadosamente estudados por forma a que seja possível embeber os aparelhos eletrónicos em tecido de desporto ou bem-estar.

A recolha e transmissão de dados são naturalmente essenciais neste projeto e também estarão embebidas no tecido proposto, sendo que os dados são transmitidos via wireless através de protocolos de tal transmissão como o Zigbee. O processamento e análise de sinal e o reconhecimento de padrões são outras das tarefas levadas a cabo neste projeto, e isto requer uma análise adequada através da combinação de ferramentas de modelação matemática e técnicas estatísticas de múltiplas variáveis, algumas delas já desenvolvidas por esta equipa de investigação.

A validação dos resultados dos dois protótipos será levada a cabo através da comparação direta com sistemas usados atualmente, usados previamente e desenvolvidos por esta equipa de investigação. Finalmente, será levado a cabo um estudo detalhado do ponto de vista biomecânico, que abrirá portas para novas oportunidades de investigação nesta área das ciências da saúde.

Pessoas

André Catarino, Helder Carvalho, Ana Maria Rocha, Graça Minas, João Monteiro, João Paulo Vilas Boas, Leandro Rodrigues Machado, Susana Ribeiro, José Duarte, Miguel Velhote Correia, Carolina Vila-Chã, Ana Sofia Silva, Antonio Salazar.

Financiamento

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) – PTDC/EEA-ELC/70803/2006

Principais Publicações

• Ana S. Silva, Antonio J. Salazar, Carla M. Borges, and Miguel V. Correia, WEARABLE MONITORING UNIT FOR SWIMMING PERFORMANCE ANALYSIS, Communications in Computer and Information Science, Springer‐Verlag (in press)
• J. Paulo Vilas‐Boas, Leandro Machado, Susana Soares, Ricardo J. Fernandes, António B. Lima, Miguel Velhote Correia, SWIMMING BIOPHYSICAL RELEVANT PARAMETERS EXTRACTED FROM VELOCIMETRY AND ACCELEROMETRY, In: Veloso AP, Alves F, Fernandes RJ, Conceição F, Vilas‐Boas JP (eds), Applied Biomechanics in Sports, Portuguese Journal of Sport Sciences, 11 (Suppl. 3): 85‐89, 2011

Teses de Doutoramento

• Ganni Montagna, O VESTUÁRIO INTELIGENTE COMO FERRAMENTA PARA O DESIGN DA PERFORMANCE DESPORTIVA, Doutoramento desde Março de 2008, Faculdade de Arquitectura da Universidade Técnica de Lisboa , Bolsa de doutoramento SFRH/BD/66064/2009

Teses de Mestrado

• João Paulo Couto Pinto, IMPLEMENTAÇÃO E TESTE DE SISTEMA DE MEDIÇÃO A SER INTEGRADO EM FATO DE NATAÇÃO, Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Concluído em 17‐Jul‐2008
• Joaquim Pedro Pacheco, SISTEMA DE PROCESSAMENTO E ANÁLISE DE SINAIS PARA FATO DE NATAÇÃO, Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Concluído em 31‐Jul‐2010
• Luís Carlos Lemos Barros, ELECTROMIOGRAFIA EMBEBIDA EM TÊXTEIS, Mestrado em Micro/Nano Tecnologias, Universidade do Minho. Concluído em 20‐10‐2010
• Joel Nuno Silva Alves, BIOSWIM – IMPLEMENTAÇÃO DE REDE DE SENSORES (BAN) EM FATO DE NATAÇÃO, Mestrado em Engenharia Electrónica Industrial e Computadores, Universidade do Minho. Concluído em 20‐12‐2010
• Helder Covas, SOFTWARE PARA AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE SINAIS VITAIS E BIOMECÂNICOS POR REDE SEM FIOS, Mestrado em Engenharia Electrónica Industrial e Computadores, Universidade do Minho. Redacção da dissertação, prevista apresentação em Outubro de 2011

Patentes

• André Catarino, Maria de Jesus Dias, Helder Carvalho, Ana Maria Rocha, ELÉCTRODOS BASEADOS EM SUBSTRATOS TÊXTEIS, Pedido de Patente de Invenção Nacional no 105517