Photonic Textiles: Optical Fiber Integrated Smart Textile for Healthcare Applications

Nome: LETÍCIA MUNHOZ DE AVELLAR
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 31/01/2022
Orientador:

Nome Papelordem decrescente
ANSELMO FRIZERA NETO Co-orientador
ARNALDO GOMES LEAL JÚNIOR Orientador

Banca:

Nome Papelordem decrescente
EDUARDO ROCON DE LIMA Coorientador
ANSELMO FRIZERA NETO Coorientador
CARLOS ALBERTO FERREIRA MARQUES Examinador Externo
SANTOSH KUMAR Examinador Externo
DANIELE TOSI Examinador Externo

Páginas

Resumo: Nos últimos anos, tecnologias no âmbito da Internet das Coisas (IoT) têm sido
empregadas como abordagens estratégicas para a tomada de decisão descentralizada por meio da conexão dos mundos digital e físico. Smart Healthcare é uma das aplicações de IoT, que visa a melhoria da qualidade de vida cotidiana na comunidade dos usuários finais. Sensores são empregados para coletar dados médicos e sinais vitais de pacientes para monitorar condições de diagnóstico, acompanhar o progresso e indicar anomalias. Além disso, a combinação de IoT e Inteligência Artificial (AI) no setor de saúde aumenta o potencial na tomada de decisões inteligentes em tempo real para casos clínicos de pacientes. A miniaturização e os avanços dos sensores flexíveis impulsionaram o desenvolvimento de tecnologias vestíveis para rastrear parâmetros relacionados à saúde ou extrair atributos dos sensores multimodais. Existem dispositivos vestíveis populares no mercado, como sensores inerciais, relógios inteligentes e palmilhas instrumentadas, para análise de movimento e postura, monitoramento de parâmetros fisiológicos e detecção de pressão plantar. No entanto, o monitoramento simultâneo de diferentes parâmetros relacionados à saúde exige o uso de vários dispositivos
individuais, o que leva a problemas relacionados à conexão e sincronização dos dispositivos, além do desconforto relacionado ao uso prolongado desses dispositivos vestíveis. A integração de sensores com roupas (ou tecidos inteligentes) são soluções atraentes para solucionar essas desvantagens. Os tecidos inteligentes apresentam compacidade dos sensores e maior transparência entre o sensor e o usuário, o que leva ao monitoramento da atividade natural sem inibir o movimento do usuário. Além disso, os tecidos inteligentes são facilmente manuseados, com instalação simples, o que representa uma vantagem em termos de usabilidade. Os sensores em fibra óptica (OFS) têm recursos atraentes para a tecnologia de tecidos inteligentes, incluindo compacidade, leveza e a capacidade de multiplexação. Além disso, os OFS não possuem descargas elétricas e são imunes a interferências eletromagnéticas. Os sensores em fibra óptica polimérica (POF) apresentam
vantagens adicionais por apresentarem alta flexibilidade e biocompatibilidade. Esta Tese apresenta uma solução promissora de monitoramento remoto de saúde baseada na combinação de diferentes sensores em fibra óptica com algoritmos de AI e a integração de tais sistemas em tecidos e acessórios flexíveis. Essa abordagem leva a soluções inovadoras baseadas em fibra óptica capazes de identificar atividades com precisão, avaliar parâmetros relacionados ao movimento, incluindo parâmetros fisiológicos e de marcha. As abordagens propostas neste trabalho incluem os sensores multiplexados baseados em variação de intensidade, sensores em grades de Bragg (FBGs) e sistemas baseados na análise de transmissão-reflexão (TRA) para sistemas de sensores distribuídos e quase-distribuídos. Essas abordagens são aplicadas em
diferentes protocolos e aplicações, incluindo avaliação do equilíbrio, análise e classificação do movimento. Além disso, esta Tese também apresenta o desenvolvimento de um Ambiente Inteligente baseado em Rede Heterogênea de OFS para monitoramento remoto de saúde. Isso leva à melhoria da comunicação entre pacientes e médicos levando a um alto potencial de tomada de decisões inteligentes em tempo real em uma avaliação de atendimento domiciliar, o que não apenas indica uma melhoria importante na tecnologia Healthcare 4.0, mas também leva ao desenvolvimento de soluções inovadoras multifuncionais para aplicações de saúde.

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