Browsing by Author "Silva, Daniel Fontes da"
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- Development of an electrostimulation embedded system for the treatment of fracture, injury and pathological gaitPublication . Silva, Daniel Fontes da; Lopes, Fernando José Pimentel; Malça, Cândida Maria dos Santos PereiraO trabalho apresentado neste Relatório de Estágio foca-se no desenvolvimento de um sistema inovador de eletroestimulação concebido para prevenir a atrofia muscular, especialmente durante a imobilização prolongada de membros, e para ajudar pacientes com marchas patológicas. Os dispositivos tradicionais destinados a este fim são frequentemente volumosos, desconfortáveis e carecem de integração com tecnologia moderna, o que impacta negativamente a vida dos pacientes. Para abordar estas questões, foi desenvolvido um circuito de eletroestimulação personalizável, que incorpora elétrodos localizados numa estrutura têxtil controlados através de uma aplicação móvel. A secção de hardware do sistema inclui um microcontrolador, especificamente o ESP32-C3 da Seeed Studio, escolhido pela sua pequena dimensão, funcionalidades avançadas e elevada velocidade de processamento. Um circuito conversor boost utilizando um MOSFET foi selecionado pela sua estabilidade e eficiência na entrega da tensão necessária, em comparação com a utilização de um transístor NPN e o circuito integrado XL6009. Um circuito integrado, o DRV8871, foi escolhido para o circuito de controlo devido à sua capacidade de fornecer estímulos bifásicos e devido a possuir várias funcionalidades de segurança, como proteção contra sobrecorrente, subtensão e sobreaquecimento, quando comparado com o circuito controlado por um MOSFET. O software foi desenvolvido em duas partes, o programa do microcontrolador, que gere o hardware e a conectividade Bluetooth, com base numa arquitetura FreeRTOS, e uma aplicação móvel baseada em Flutter, que permite aos utilizadores controlar facilmente o dispositivo através do protocolo Bluetooth. O trabalho dedicado aos têxteis funcionais focou-se na seleção de materiais confortáveis e funcionais como os tecidos DriRelease e Coolmax, e na comparação de diferentes elétrodos têxteis, em malha condutora ou bordados. Os elétrodos em malha mostraram-se superiores em conforto e facilidade de integração em comparação com os elétrodos bordados pelo que foram aplicados na solução final. A solução embebida envolveu a conceção de uma caixa protetora para os circuitos, fabricada em PLA, e uma estrutura flexível em TPU para fixar o dispositivo ao membro em tratamento. A solução embebida foi fabricada utilizando impressão 3D, corte a laser, termocompressão e molas de metal para fixar os componentes. Em resumo, este projeto criou com sucesso um dispositivo de eletroestimulação versátil e fácil de usar, adaptado às necessidades individuais dos pacientes. Embora a potência de saída tenha sido limitada pela utilização de componentes comuns, o sistema demonstrou potencial para uma maior personalização. A solução têxtil e embebida demonstrou as tecnologias mais notáveis e recentes no ambiente têxtil, como têxteis inteligentes, elétrodos termocompressados feitos com tecido condutor e impressão 3D diretamente no tecido, tornando a solução confortável, inovadora e personalizável. Juntamente com este relatório, foi eleborado um artigo científico, que foi submetido a uma conferência da especialidade. A solução proposta acrescenta uma valiosa contribuição para a investigação aplicada na área da electroestimulação, ao criar uma base para o desenvolvimento de um dispositivo têxtil inteligente para eletroestimulação, que pode ajudar na reabilitação e recuperação do sistema musculoesquelético, assim como auxiliar pacientes com marcha patológica quando integrado com outros sistemas.