PROJETO WEARABLE: ESTUDO DE SENSORES E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

augusto buboltz, Guilherme Mateus Flesch, Pedro Henrique Ulmi, Patrick Luiz Martini, Thales Eduardo Muller, Leonel Pablo Carvalho Tedesco, Adriano José Bombardieri, Andréa Aparecida Konzen

Resumo


O conceito wearable, que faz referência a aqueles produtos que podem ser vestidos e que implementa uma forma alternativa de comunicação entre Homem-Computador, que é viabilizada através de sensores integrado ao dispositivo. Com isso, essa tecnologia pode ser usada para, como nesse caso, a obtenção de dados fisiológicos dos usuários podendo este tipo de informação constituir conhecimento aplicável a procedimentos de medicina preventiva. O presente estudo tem como principal objetivo o desenvolvimento de um produto que possa ser vestido por pacientes, permitindo a aferição de sinais vitais, tais como pulsação cardíaca, pressão arterial, frequência respiratória, entre outros. Dessa forma, faz-se necessário um estudo sobre a eficiência energética do hardware em geral, pois o mesmo, por se tratar de um wearable vestível, será um aparelho portátil, tendo que ter um gerenciamento de bateria capaz de alimentar o aparelho por um tempo razoavelmente longo e que seja satisfatório ao usuário. Nesse caso, a bateria em questão se trata do modelo 18650, que é uma bateria de 3.7 Volts. O problema é que esse valor de tensão não é compatível com os demais componentes do hardware sendo projetado, com isso é implementado alguns conversores de tensão que tem o objetivo de tanto aumentar como de baixar a tensão da bateria para um valor compatível com os demais periféricos do hardware. Outra parte importante é o estudo de sensores, e os que foram testados no período da bolsa de pesquisa é o de frequência cardíaca e oximetria. Esse sensor tem como características vantajosas o tamanho, que por ser pequeno, é ideal para projetos wearables, baixo consumo de energia e preço acessível, fazendo deste sensor uma opção viável para o projeto. Tal sensor utilizado nos experimentos, baseia-se em tecnologia de fotopletismografia. Pela emissão de luz de um led posicionado no dedo do paciente, um receptor medidor de luz identifica a quantidade de luz refletida pelo dedo. Como o fluxo sanguíneo que passa pelo corpo humano está diretamente relacionada com a frequência cardíaca, é possível relacionar as alterações de intensidade de luz refletida com os batimentos cardíacos. Para realizar as leitura e transformação dos dados retornados pelo sensor em um resultado de frequência cardíaca, um hardware embarcado se faz necessário, e nesse caso é utilizando o nodemcu-32s que é uma placa eletrônica com um microcontrolador embarcado capaz de fazer leitura de sensores e acionamento de atuadores. O sensor é conectado a uma das entradas analógicas da placa e internamente convertidos para valores digitais, e posteriormente um algoritmo de programação converte esses dados BPM (batimentos por minuto). Para avaliação dos resultados, foram feitos experimentos comparativos com um medidor de pressão arterial comercial da marca ecoline, modelo LC-150, que também fornece BPM. Outro sensor estudado é o mlx90614 que funciona a partir de tecnologia infravermelho para captar temperatura. Integrando todos esses componentes, foi possível chegar em um produto  inicial ainda que não se tenha alcançado todos os requisitos de projeto, devido às grandes dimensões e peso do vestível, foi possível chegar a um equipamento de fácil instalação, comunicação, custo, aparência, conforto e confiabilidade para a utilização fora de hospitais.


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