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BioSwim

Body Interface System based on Wearable Integrated Monitorization.

As solu√ß√Ķes eletr√≥nicas vest√≠veis s√£o uma √°rea de investiga√ß√£o em desenvolvimento. Nos √ļltimos anos foram propostas v√°rias solu√ß√Ķes que abrangem diversas √°reas, nomeadamente multim√©dia e sa√ļde, onde √© necess√°rio monitorizar idades cr√≠ticas ‚Äď beb√©s, pessoas doentes ou idosos. Outra √°rea importante √© a √°rea do desporto, nomeadamente atividades de manuten√ß√£o ou atletas, onde √© necess√°ria uma avalia√ß√£o fi√°vel por forma a permitir melhorias de desempenho.

√Č importante perceber que um equipamento eletr√≥nico embebido num peda√ßo de tecido pode ser muito mais confort√°vel do que usar aparelhos apensos ao corpo, sendo que estes podem ser acrescentados quando √© necess√°rio medir um novo par√Ęmetro. Outra vantagem √© a facilidade de utiliza√ß√£o uma vez que uma pe√ßa 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 solu√ß√Ķes e prot√≥tipos atuais usam os aparelhos eletr√≥nicos anexados e n√£o embebidos no tecido. As propriedades inerentes dos materiais t√™xteis ‚Äď propriedades el√©tricas e aquelas relacionadas com o seu prop√≥sito natural do ponto de vista t√™xtil ‚Äď n√£o s√£o exploradas completamente, pelo que o tecido continua a ser visto principalmente como o apoio a aparelhos eletr√≥nicos, garantindo ao utilizador conforto e fornecendo a informa√ß√£o necess√°ria sobre o assunto a estudar.

Este projeto tem como objetivo explorar a integra√ß√£o de sensores e microeletr√≥nica em materiais t√™xteis utilizando as suas propriedades el√©tricas intr√≠nsecas, que podem ser usadas para transmitir dados, garantir a alimenta√ß√£o el√©trica, entre outras possibilidades, sem esquecer o principal objetivo do material t√™xtil ‚Äď um tecido com o m√°ximo conforto para o utilizador.

As formas ou t√©cnicas para embeber sensores e todo o equipamento el√©trico em t√™xteis √© extremamente importante para a produ√ß√£o de tecidos e constitui uma √°rea de investiga√ß√£o fundamental. Tirando partido dos desenvolvimentos mais recentes em termos de biossensores, microeletr√≥nica, materiais t√™xteis concebidos especialmente para uso eletr√≥nico e tecnologias de produ√ß√£o de tecidos, a equipa de investiga√ß√£o ir√° desenvolver o know-how necess√°rio por forma a integrar aparelhos de microeletr√≥nica em tecidos, atrav√©s de um desenho adequado para o tecido proposto, uma proposta cuidada de materiais t√™xteis para m√°ximo conforto e ajuste natural ao corpo, adaptabilidade perfeita do material t√™xtil para a integra√ß√£o de sensores e consequente produ√ß√£o, assim como a instrumenta√ß√£o e aplica√ß√Ķes necess√°rias para a an√°lise de dados.

Com especial enfoque na sa√ļde e bem-estar, particularmente na √°rea de desporto de alta competi√ß√£o, reabilita√ß√£o e atividades de lazer, ser√£o propostas duas solu√ß√Ķes ou prot√≥tipos, sendo que cada uma ser√° completamente aut√≥noma e ter√° v√°rios micro sensores e atuadores para medir diferentes par√Ęmetros biol√≥gicos e fisiol√≥gicos. O conjunto completo de sensores permitir√° adquirir simultaneamente toda a informa√ß√£o que √© normalmente obtida em experi√™ncias separadas, permitindo assim uma an√°lise comportamental global do sujeito e lan√ßar alertas quando s√£o detetadas anomalias. Eletromiografia, ritmos card√≠acos, esfor√ßos respirat√≥rios, consumo de oxig√©nio, cad√™ncia, rota√ß√£o de tronco e membros e press√£o hidrodin√Ęmica s√£o apenas alguns dos par√Ęmetros de particular interesse que podem ser inclu√≠dos na investiga√ß√£o biomec√Ęnica com tecidos vest√≠veis.

O primeiro prot√≥tipo consiste num aparelho vest√≠vel que pode ser usado no nosso ambiente natural, e o segundo pode ser usado em atividades aqu√°ticas, que √© um ambiente mais perigoso para medi√ß√Ķes e transmiss√£o 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) ser√£o cuidadosamente estudados por forma a que seja poss√≠vel embeber os aparelhos eletr√≥nicos em tecido de desporto ou bem-estar.

A recolha e transmiss√£o de dados s√£o naturalmente essenciais neste projeto e tamb√©m estar√£o embebidas no tecido proposto, sendo que os dados s√£o transmitidos via wireless atrav√©s de protocolos de tal transmiss√£o como o Zigbee. O processamento e an√°lise de sinal e o reconhecimento de padr√Ķes s√£o outras das tarefas levadas a cabo neste projeto, e isto requer uma an√°lise adequada atrav√©s da combina√ß√£o de ferramentas de modela√ß√£o matem√°tica e t√©cnicas estat√≠sticas de m√ļltiplas vari√°veis, algumas delas j√° desenvolvidas por esta equipa de investiga√ß√£o.

A valida√ß√£o dos resultados dos dois prot√≥tipos ser√° levada a cabo atrav√©s da compara√ß√£o direta com sistemas usados atualmente, usados previamente e desenvolvidos por esta equipa de investiga√ß√£o. Finalmente, ser√° levado a cabo um estudo detalhado do ponto de vista biomec√Ęnico, que abrir√° portas para novas oportunidades de investiga√ß√£o nesta √°rea das ci√™ncias da sa√ļde.

 

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

Funda√ß√£o para a Ci√™ncia e a Tecnologia (FCT) ‚Äď PTDC/EEA-ELC/70803/2006

Principais Publica√ß√Ķes

  • 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‚ÄźVerlag (in press)
  • J. Paulo Vilas‚ÄźBoas, Leandro Machado, Susana Soares, Ricardo J. Fernandes, Ant√≥nio B. Lima, Miguel Velhote Correia, SWIMMING BIOPHYSICAL RELEVANT PARAMETERS EXTRACTED FROM VELOCIMETRY AND ACCELEROMETRY, In: Veloso AP, Alves F, Fernandes RJ, Concei√ß√£o F, Vilas‚ÄźBoas JP (eds), Applied Biomechanics in Sports, Portuguese Journal of Sport Sciences, 11 (Suppl. 3): 85‚Äź89, 2011

Teses de Doutoramento

  • Ganni Montagna, O VESTU√ĀRIO INTELIGENTE COMO FERRAMENTA PARA O DESIGN DA PERFORMANCE DESPORTIVA, Doutoramento desde Mar√ßo de 2008, Faculdade de Arquitectura da Universidade T√©cnica de Lisboa , Bolsa de doutoramento SFRH/BD/66064/2009

Teses de Mestrado

  • Jo√£o Paulo Couto Pinto, IMPLEMENTA√á√ÉO E TESTE DE SISTEMA DE MEDI√á√ÉO A SER INTEGRADO EM FATO DE NATA√á√ÉO, Mestrado Integrado em Engenharia Electrot√©cnica e de Computadores. Conclu√≠do em 17‚ÄźJul‚Äź2008
  • Joaquim Pedro Pacheco, SISTEMA DE PROCESSAMENTO E AN√ĀLISE DE SINAIS PARA FATO DE NATA√á√ÉO, Mestrado Integrado em Engenharia Electrot√©cnica e de Computadores. Conclu√≠do em 31‚ÄźJul‚Äź2010
  • Lu√≠s Carlos Lemos Barros, ELECTROMIOGRAFIA EMBEBIDA EM T√äXTEIS, Mestrado em Micro/Nano Tecnologias, Universidade do Minho. Conclu√≠do em 20‚Äź10‚Äź2010
  • Joel Nuno Silva Alves, BIOSWIM ‚Äď IMPLEMENTA√á√ÉO DE REDE DE SENSORES (BAN) EM FATO DE NATA√á√ÉO, Mestrado em Engenharia Electr√≥nica Industrial e Computadores, Universidade do Minho. Conclu√≠do em 20‚Äź12‚Äź2010
  • Helder Covas, SOFTWARE PARA AQUISI√á√ÉO E PROCESSAMENTO DE SINAIS VITAIS E BIOMEC√āNICOS POR REDE SEM FIOS, Mestrado em Engenharia Electr√≥nica Industrial e Computadores, Universidade do Minho. Redac√ß√£o da disserta√ß√£o, prevista apresenta√ß√£o em Outubro de 2011

Patentes

  • Andr√© Catarino, Maria de Jesus Dias, Helder Carvalho, Ana Maria Rocha, EL√ČCTRODOS BASEADOS EM SUBSTRATOS T√äXTEIS, Pedido de Patente de Inven√ß√£o Nacional no 105517
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