Diapositiva 1

Comodidad y seducción
Como un armadillo
Laboratorio d3oTM-d30
Spider: Traje de
competencia del equipo de
esquí de Estados Unidos
•
d3oTM es un material especialmente diseñado, que se endurece expontaneamente al impacto para
proveer protección. La viscosidad se incrementa de acuerdo al corte. El material esta moldeado
en componentes integrados al traje, para proveer una protección, respirable, ligera y fácil de
lavar.
Como un camaleón
Como una Salamandra
Como un Tiburón
LZR Racer -Speedo
•
Confeccionado para ser ultraligero, de
baja fricción, repelente al agua y secado
rápido. Cuenta con paneles de ultra bajo
arrastre incrustados en la tela base. El
traje cuenta con agarre tipo corsé para
ayudar al nadador a mantener la mejor
posición corporal en el agua.
Source: Superhuman Performance (Edizioni Museo del Tessuto)
Como un Pájaro
El cuerpo
del traje
es de
nylon
recubierto
de teflón
El hombre pájaro -Skyflyer S.5 traje con alas
Fuente: Superhuman Performance (Edizioni Museo del Tessuto)
Condiciones ambientales extremas
Traje Polo Norte – Por Cintimani
Un traje hecho con caparazón de tres capas por Haraldur Orn Olafsson, el primer hombre en llegar al
polo norte en el 2000. Con una membrana protectora para hielo de Cordura®, Chaqueta y trusas de lana
(Technopile® de Pontetorto) y la primera capa de pantalones y camisas de lana merino.
Fuente: Superhuman Performance (Edizioni Museo del Tessuto)
La posición Europea
Europa a logrado desarrollos sustanciales en tecnología
medica y eHealth desde principios de los 90’s.
En particular, el programa del quinto programa marco de
investigación y desarrollo de la Comisión Europea
(FP5, 1999-2002) ha logrado resultados significativos
en la integración de sistemas y tecnologías de la
información y comunicación, como apoyo móvil, y
salud personal.
Esfuerzos especiales se han evidenciado en sistemas
funcionales ajustables de salud y las aplicaciones
relacionadas.
La posición Europea
Este trabajo tuvo mayor adelanto en FP6
(2002–2006) con nuevas inclusiones
multifuncionales como telas inteligentes,
redes de sensores corporales y sensores
que permiten la identifación de las
condiciones ambientales, así como
monitorear fisiológica, bioquímica y
físicamente al individuo.
Ropa Biomedica funcional
La ropa biomédica funcional RBF es entendida como la
integración en textiles de sensores, computación, y
fuentes de energía, con la interacción de redes de
comunicación.
Estos sistemas pueden no solo ser concebidos a través
de una combinación de recientes adelantos como
diversidad de polímeros y fibras, sino procesos
avanzados en procesamiento de materiales,
microelectrónica, sensores, nanotecnologías,
telecomunicaciones, informatica, bioquímica y
medicina.
La experiencia…
Wealthy ( www.wealthy-ist.com ) FP5
Prueba del concepto
MyHeart ( www. hitech-projects.com/euprojects/
myheart/home.html ) FP6
Hacia las aplicaciones
Biotex ( www.biotex.com ) FP6
un nuevo reto biologico
Proetex ( www.proetex.org ) FP6
Integración completa
Tremor (www.iai.csic.es/tremor) FP7
Estimulación funcional electrica
Textiles sensibles permiten una
continua, imperceptible y discreta
supervisión
En el día
Supervisión de
estrés,
respiración, HR,
HRV, Actividad
cerebral, velocidad
al caminar.
Supervisión
cardiorespiratoria,
5-lead ECG
Medidas de
impedancia
(respiración)
Marcas
piezoresistentes
(movimiento)
Temperatura
standard de la
piel, SpO2
Postura
En la noche
Sistema de cama
funcional
PIEZOELEC
TRICOS
FOILÆ HR,
Respiración,
HRV
SabanasÆH
R, HRV
(Heart Rate
Variability)
ECG, Actividad
y Signos
respiratorios.
HR, HRV, Nivel
de actividad
En el trabajo
Sensores de comportamiento y actitudes
Hacia la implementación textil
Ubicación de los sensores e integración
Tecnología de tejido plano
La maquina de tejido plano
computarizado es muy
flexible, permitiendo
diseños de puntadas
complejas, patrones como
jacquard, recubrimiento de
plata, jersey doble, puntada
fina y ajuste preciso de
anchos.
Sistemas sensoriales integrados a la
estructura de las telas.
•
Vestuarios ajustados de forma
instrumental capaces de grabar
variables biomecánicas y signos
fisiológicos.
•
Elementos del sensor: Materiales
textiles piezoresistentes,
electrodos, conectores y
conexiones, están integrados en
un cuadro textil.
• Las propiedades mecánicas del
vestuario deben estar a tono con las
funciones requeridas.
• Interfase vestuario - entorno externo
• Interfase piel-vestuario
• Confort
Sistema de Integración
• Materiales textiles
Piezoresistentes
• Electrodos
• Conexiones
• Conectores
Las propiedades
mecánicas del vestuario
deben estar acorde a las
funciones requeridas
-Interfase vestuario- entorno externo
-Confort
-Interfase piel-vestuario
Signos medibles con sensores textiles
ECG
Signo respiratorio torácico
•T
Signo respiratorio abdominal
EMG
cuadriceps
Articulaciòn de la
rodilla
Hilo Funcional: una arquitectura
compleja
La red entrelazada
Hilos para sensores y electrodos
Materiales investigados:
Hilos textiles con
propiedades
eléctricas.
Hilos metálicos;
h Hilos que contiene fibras
conductoras como acero
inoxidable con fibras naturales
o sintéticas.
h Hilos que contienen fibras
electro conductoras.
h Fibra de carbón
Sistemas ajustables para la
supervisión de la salud: WEALTHY
Público objetivo de
“WEALTHY”
•Pacientes clínicos durante la rehabilitación.
•Personal profesional en riesgo (trabajando solos,
trabajando en ambientes peligrosos, etc).
•Personas con altas probabilidades de problemas de
salud, como
–Adultos mayores,
–Personas con transplantes,
–Pacientes con enfermedades crónicas
–Personas convalecientes.
Cómo mejorar la interfase piel-electrodo
Sin Membrana
140103PR3BasaleNoFil0
Con Membrana
2
1.8
1.6
1.4
1
1.5
0.8
A
m
p
litu
d
em
V
0.6
0.4
0.2
0
1
2
3
4
5
Time sec.
6
7
8
9
1
0.5
10
0
-0.5
0
1
2
3
4
5
Time sec.
6
7
8
9
10
140103PR3BasaleNoFil0
2
1.8
140103PR3BasaleMembNofil0
2
1.6
1.4
1.5
1.2
AmplitudemV
0
Amplitude mV
A
m
p
litu
d
em
V
140103PR3BasaleMembNofil0
2
1.2
1
0.8
1
0.5
0.6
0
0.4
0
0.5
1
Time sec.
1.5
-0.5
0
0.5
1
Time sec.
1.5
Adquisición ECG
Adquisición simultanea de 5 leads:
• Einthoven Leads: D1, D2, D3
• Precordial Leads: V2, V5
Comparación de signos entre electrodos
textiles y Gold Standard (punto rojo)
-3
3.5
x 10
Red dot
0.6
Red dot
Fabric Electrode
3
0.4
mV
2.5
0.2
2
-0.2
150
PSD
0
151
152
153
154
155
Time sec.
156
157
158
159
160
1.5
Fabric Electrode
0.6
1
0.4
0.5
mV
0.2
0
0
0
-0.2
-0.4
150
151
152
153
154
155
Time sec.
156
157
158
159
160
5
10
15
Frequency Hz
20
25
30
Impedancia neumográfica
por electrodos textiles
La metodología de impedancia neumográfica es usada para
monitorear la actividad respiratoria. Cuatro electrodos son ubicados
en la zona torácica: los exteriores son usados para inyectar un
corriente de alta frecuencia (50 kHz) y los internos para capturar la
variación del voltaje causado por la variación de impedancia.
Impedancia neumográfica
vs espirómetro
La comparación de los signos entre Smartex y los sistemas Biopac en
términos de ritmo y amplitud de la respiración.
1Biopac®
MP30 with SS11LA airflow transducer
MyHeart: IP
IST-2002-507816
Seguimiento
continuo
Diagnóstico
constante.
Perfil Personal.
Retroalimentación al usuario &
Acceso a cuidado profesional.
Terapia
Continua
ON - BODY
MyHeart
Consorcio Textil
Smartex
Universidad de Pisa
Diseño Philips
Milior
Lineapiù
Nylstar/Zimmermann
MyHeart
Conceptos del producto final
•
•
•
•
Actividad dirigida: Fitness Prevención
Primaria
Cuidados: Well Being
Neuro Rehabilitación
Prevención
secundaria
Fallas Cardiacas
Tecnología sin costura
La tecnología sin costura provee:
Trabajo de la estructura del tejido de punto
Bolsillos cosidos en el mismo paso de producción
Zonas formadas usando tecnología intarsia y diferentes
elasticidades
Electrodos
conductores aislados
Capa base tejida con
lycra & poliamida
Jersey Sencillo Jersey Doble
Concepto, sin costuras
Como SANTONI
Es una máquina
circular de
tejido. Todas
las prendas
son producidas
desde el
mismo
principio; un
tubo de tela…
El tubo puede ser
diseñado,
confeccionado
y formato para
ser convertido
en varios tipos
de prendas
Diseños, marcas de los cortes y patronajes están
elaborados por DINEMA Software (LONATI GROUP)
Contacto piel – electrodo durante la
actividad
Capa externa para
reducir la tasa de
evaporación
Electrodo
Capa rellena para
incrementar la
presión
Contacto piel-electrodo
Contacto piel-electrodo
Comparación del comportamiento de una camisa sensible con y sin la película
de PVC, posterior a una actividad física moderada (3 minutos de ciclismo)
Signos ECG sin PVC, posterior al ciclismo: caminando.
Signos ECG con PVC, posterior al ciclismos: caminando.
Cuando el diseño y la
funcionalidad convergen
AC: Modelo deportivo femenino
Descubrimiento de los parámetros
de Movimiento
Redes de sensores capaces de grabar variables biomecánicas
MEGA
V marco del programa IST
•
Una camisa sensible capaz de detectar los gestos del cuerpo humano
y combinar los movimientos con video y/o sonidos.
Sensores discretos: una
posibilidad real
Procesos textiles para telas
Piezo - resistentes
Sensores para textiles Piezoresistentes hechos con procesos de
tejido circular
• Sensores para telas piezoresistentes
(KPF)
son
realizados con procesos de
tejidos
sin
costuras
mediante
la
técnica
intarsia.
• El hilo conductivo es un polímero con una matriz de
carbono electro-conductiva en la cobertura
externa.
• La diferencia en la elasticidad de la estructura de
los textiles afecta el comportamiento de los
sensores.
Propiedades Piezo- resistentes
• El
cambio
en
la
resistencia
esta
correlacionada con el
cambio en la amplitud de
la tensión.
• El valor de la resistencia
eléctrica incrementa o
disminuye con el tiempo
monótonamente, en la
fase de estiramiento y
relajación.
Movimiento en las
articulaciones
• Los signos del sensor KPF durante la contracción
del codo comparada con la respuesta obtenida a
través un electrómetro, ambos han sido obtenidos
simultáneamente.
Sismografo de piel
para telas piezoresistivas
Dos sensores de tela piezo - resistente integrados a una
camisa sin costuras provee información referente a la
respiración torácica y abdominal.
Sismografo de piel para telas
piezoresistentes
vs transductores Biopac1
• Igual ritmo de
respiración
• Pequeñas
diferencias en
morfología.
1Biopac®
MP30 with SSl5B respiratory effort transducer
Sensores de estiramiento basados en
recubrimientos de silicona cargada
con carbono
Las propiedades de los sensores
textiles Piezo-resistentes
Son originadas a partir de los
procesos de recubrimiento
mediante el uso de silicona
cargada con carbono.
Diseños funcionales
Sensores de
ubicación
Entrenador de Golf Virtual
Las principales articulaciones
involucradas en el balanceo estas
cubiertos y monitoreados por los
sensores (Marcas negras).
El sistema tiene 32 sensores
diferentes.
Papel del traje entrenador:
Sensores (marcas de colores
excepto el rojo) cables de sensores
(rojo)
Cables de poder (negro)
La interfase grafica del
usuario corriendo en PDA
Un Avatar maneja todas
las tareas del
entrenamiento, evitando
lesiones, corrigiendo
movimientos errados.
Concepto del producto NR
Marcas de conexión en las formas de los
textiles
Pa tch B: Elbow fle x ion
-42
-44
-46
-48
-50
-52
-54
0
2
4
6
8
10
Time (se c)
12
14
16
Señal desde la fracción B (brazo izquierdo)
durante el ejercicio de audición.
18
SFIT plataforma para la
rehabilitación neurológica
Patient station in use
SFIT Plataforma para la actividad
dirigida
Arquitectura del sistema de
actividad dirigida
SFIT plataforma para
Lucha contra
el cuidado
Mejorador de sueño
Manejo de peso
ProScribe “El cerebro”
Evaluaciones
Colesterol
de riesgo
el estrés
Dirección de
actividades
Presión sanguinea
61
Hardware
– Sistema de prueba cama funcional
• WP3 electrónica para
» Bedfoil Æ promedio HR, respiración, actividad
» WP2 almohada y matriz de electrodo recubierto ÆHR,
HRV
– Modulo de estrés
• Camiseta para WP2 y WP3 CSEM electrónica para
» Respiración y HR, HRV
» Actividad
– Podometro / BT medidor de amperancia
para actividad
– Modulo de concepto de la actividad
– Escala de peso
– Concepto del modulo de peso
Demo habitación para prueba
de los usuarios
SFIT Plataforma para fallas
cardiacas
Una de las cosa del actual sistema de
telemonitoreo es que aun no puede predecir
exitosamente la descompensación- lo cual
representa una de las complicaciones mas
serias de las fallas cardiacas.
La descompensación se presenta por el
deterioro progresivo de las venas más
importantes en el corazón del paciente,
siendo una amenaza a la vida del paciente,
por ejemplo una acumulación de fluidos en
los pulmones y el cuerpo.
A heart failure patient takes his daily blood pressure measurement
with a home telemonitoring system.
Estos fluidos, principalmente sal y agua, se
ubican en varias locaciones y generan
como resultado aumento de peso, edemas
e hinchazón. Cuando los fluidos se filtran en
espacios con aire, como los pulmones,
reduce la cantidad de oxigeno lo que
dificulta al paciente respirar, mas aún en la
noche cuando el paciente se encuentra en
posición horizontal.
Las medidas lo facilitan
Una de las técnicas esta basada en un chaleco elevador del
cuerpo que el paciente utiliza cinco minutos al día.
Integra electrodos textiles dentro del chaleco, los cuales
pueden tomas lecturas del ECG durante el descanso
tanto como con suaves movimientos – importante para
obtener una imagen completa de la salud del paciente.
Normalmente los pacientes deben visitar a un
especialista para obtener esta información, sin embargo
con el chaleco puede ser hecho de forma rápida por el
paciente en la comodidad de su hogar.
La técnica de monitoreo en la cama consiste en un sensor
discreto, ubicado en la funda de almohada y en los pies
de la sabana de tal forma que ambos electrodos pueden
obtener los impulsos eléctricos del corazón. Otro sensor
integrado, hecho de materiales sensibles a la presión, es
localizado en la mitad de la cama bajo la primera capa
del colchón para detectar el movimiento del paciente
mientras duerme. Este sensor es lo suficientemente
sensible para detectar los movimientos del pecho y
puede incluso detectar los fuertes impulsos generados
por la contracción de los músculos del corazón. Aunque
pueda sonar incomodo, las sabanas están hechas en un
98% de algodón entonces los pacientes escasamente
notan la diferencia entre estas sabanas y unas normales.
BIOTEX es parte de un mapa de textiles
instrumentados.
•
Los desarrollos actuales
están principalmente
enfocados en medidas
fisiológicas con la primera
aplicación de seguimiento
deportivo y prevención de
riesgos cardiovasculares.
•
Mediciones sobre el cuerpo
de los fluidos son
necesarias para tratar
aspectos de salud y
seguridad.
BIOTEX :: 4-feb-10 :: Page 67
Claves de las tecnologías y sistemas
sensoriales
• Desarrollo del Bio-sensor
–
Principios de medición óptico, electroquímico y eléctrico
–
Recolección de sudor para la implementación de refuerzos
textiles
• Integración Multi-sensor
• Interfase de sensores portables
BIOTEX :: 4-feb-10 :: Page 68
Análisis del sudor
Grupo de sensores y sus métodos
Fuente: BIOTEX
Sensor de humedad
Textiles de sensores iónicos y de
fluidos
Fuente: BIOTEX
Fuente: BIOTEX
Fuente: BIOTEX
Sensor
Textiles Bio-sensibles: Sensor del índice
de sudoración
•
•
Fuente: BIOTEX
•
•
4500
160
4000
155
3500
150
C(pF)
3000
145
2500
140
2000
135
1500
1000
130
500
125
0
120
100
0
10
20
30
40
50
RH (%)
60
70
80
90
•
Una película delgada de
polímero incluida en el medio
de dos telas conductoras
La capacitancia es medida
entre las dos telas conductoras
Los cambios en la capacitancia
son utilizados para derivar la
pendiente del índice de sudor a
través del tiempo
La variación de capacitancia de
un par de telas conductivas /
sensores PVA comparados a un
sensor comercial de humedad
(linear curve)
Características exponenciales
Prueba de ejercicio
Mote
Sensor de PH comercial
usado como referencia
Refuerzo
de
referencia
Cinturón que
Base y estación de
contiene sensor de
Computador
pH
BIOTEX :: 4-feb-10 :: Page 71
Concepto Proetex
Centro de monitoreo
Parametros fisiológicos
Parametros
ambientales
Actividad
del
usuario
Vestuario interior
• Vestuario interior
– Interfase textil
• Ritmo cardiaco
• Ritmo de la respiración
– Impedancia neumografica
– Sensor Piezo - resistente
– Sensores de temperatura
– CEP(Caja Eléctrica Profesional)
Field Trials
3 Grupos de usuarios finales han estado
involucraados en PROETEX:
•Pretección civil italiana (Italia)
•Brigada de Bomberos Sapeurs de Paris (Francia)
•Dirección de defensa de la seguridad civil(Francia).
•Diferentes condiciones laborales
•Diferentes necesidades
•Diferentes estandares Europeos a cumplir
Pruebas en situaciones
reales
Forest Fire-Fighters
Urban Firefighters
Acercamiento multi-parámetro
200
Fire
180
Heart Rate (bps)
160
Ritmo cardiaco
140
120
100
Quality
80
60
40
Entry 3
20
0
2000
2020
2040
2060
2080
Time (sec)
2100
2120
2140
2160
Quality
60
Accelerometr Output - Collar/Shoulder - Prototype n. 2 - Smartex
50
40
6
Rest 2
30
Breathing Rate (bps)
5
acceleration (jerk)
Walk
4
3
2
1
20
10
Rest 1
0
290
300
310
320
330
340
Time (sec)
350
360
370
380
Run
0
380
390
400
410
420
Time (sec)
430
440
450
460
Actividad
Rítmo respiración
390
Supervisión Sico-física:
Mañana
Corelación de Novel signals
para el manejo del estres
durante la actividad
real de la vida, en el trabajo
Estudio de factibilidad de
medición del; en la casa
Hoy
Escala de tiempo
tras el estado del arte.
Estrés e
incomodidad del
Plataforma de
usuario
sensaciones
integradas
Monitoreo
comportame
ntal
Novel unobtrusive
sensors e interfaces
Calidad de sueño en los
pacientes
Mediciones
Estado del
fisiologicas
arte
Avances
Tecnológicos
El acercamiento multivariable
• Muchos de los estudias referente a los signos
fisiológicos y seguimiento del comportamiento
esta basado en uno o dos signos: el
acercamiento a la multiplicidad de variables
podría resultar en mayor sensibilidad o
especificidad de la predicción.
Nuevo proyecto: Psique
El sueño
•
•
(*) Mejorar para cada paciente la eficacia de la terapia y acortar la demora antes de la
liberación de su sufrimiento y la recuperación. Todo el tratamiento, bien sea biológico o
psicoterapéutico, toma varias semanas antes de verse mejoría.
(*) Muchos tratamientos fármacos que han sido implementados para episodios intensos de
enfermedades siquiátricas son usados por profilaxis. Cuando los pacientes tratan de detener
ese tipo de tratamientos están tomando riesgos: con frecuencia por una recaída debido a la
interrupción es que se informa que es mejor no parar el tratamiento. Pueden pasar semanas
antes de la detección de algunos signos fisiológicos como síntoma clínico tras la
interrupción del tratamiento y la implementación efectiva del tratamiento para evitar un
nuevo episodio de desorden mental.
•
Entender mas la relación entre el cuerpo y la mente.
•
Elaborar un nuevo lenguaje de comunicación
•
Lapsus
(*) Fuente: Prof. Gilles Bertschy, Service de Psychiatrie Adulte, Hôpitaux Universitaires de Genève
Nuevos Desarrollos técnicos
Activación del confort térmico
Actuated fabrics
Comunicación textil sin cables
Produccion y almacenamiento
de energy
Tejido y flexibilidad lògica
Esquema de lectura
de los sensores
Lectura del límite de deformación de las superficies
V
I
Localización de los sensores e
interacción con la piel.