Um sistema de palmilha que usa 22 pequenos sensores de pressão e que é alimentado por pequenos painéis solares na parte superior dos sapatos, permite oferecer em tempo real dados de saúde com base na maneira como uma pessoa anda – um processo biomecânico único tal como a impressão digital humana.
Os dados pessoais complexos de saúde podem então ser transmitidos via Bluetooth para um smartphone para uma análise rápida e detalhada, disse Jinghua Li, coautora do estudo, investigadora na Universidade Estadual de Ohio, EUA.
“Os nossos corpos carregam muitas informações úteis das quais nem temos consciência”, disse a investigadora. “Esses estados também mudam com o tempo, então o nosso objetivo é usar a eletrónica para extrair e decodificar esses sinais e incentivar melhores autoavaliações de saúde.”
O número de pessoas que sofrem de dificuldades de locomoção, atividades que incluem caminhar, correr ou subir escadas é significativa, e embora os esforços para fabricar um sistema de pressão baseado em palmilhas vestíveis tenham-se tornado populares nos últimos anos, muitos protótipos anteriores apresentaram limitações de baixa energia e desempenho instável.
Para superar os desafios dos protótipos precursores, Jinghua Li e Qi Wang, a principal autora do estudo e doutoranda em ciência de materiais e engenharia na Universidade Estadual de Ohio, procuraram garantir que o seu dispositivo vestível fosse durável, tivesse um alto grau de precisão ao recolher e analisar dados e pudesse fornecer energia consistente e confiável, disse Jinghua Li.
“O nosso dispositivo é inovador em termos de alta resolução, deteção espacial, capacidade de autoalimentação e capacidade de se combinar com algoritmos de aprendizagem máquina”, disse a investigadora. “Portanto, acreditamos que esta investigação pode ir mais longe com base nos sucessos pioneiros neste campo.”
O estudo já publicado na revista Science Advances descreve que o sistema de palmilha também se torna único dado o uso de IA. Usando um modelo avançado de aprendizagem máquina, o dispositivo vestível consegue reconhecer oito estados de movimento diferentes, desde estáticos, como sentar e ficar em pé, até movimentos mais dinâmicos, como correr e agachar.
Além disso, como os materiais com os quais as palmilhas são feitas são flexíveis e seguros, o dispositivo, assim como um smartwatch, oferece baixo risco e é seguro para uso contínuo. Por exemplo, depois que as células solares convertem a luz solar em energia, essa energia é armazenada em pequenas baterias de lítio que não prejudicam o utilizador nem afetam suas atividades diárias.
Devido à distribuição dos sensores do dedo ao calcanhar, as investigadoras puderam ver como a pressão em certas partes do pé é diferente em atividades como caminhar e correr.
Durante a caminhada, a pressão é aplicada sequencialmente do calcanhar aos dedos, enquanto na corrida, quase todos os sensores são submetidos à pressão simultaneamente. Além disso, durante a caminhada, o tempo de aplicação da pressão representa cerca de metade do tempo total, enquanto na corrida, representa apenas cerca de um quarto.
Na área da saúde, as palmilhas inteligentes podem auxiliar na análise da marcha para detetar anormalidades precoces associadas a condições relacionadas à pressão do pé (como úlceras diabéticas no pé), distúrbios musculoesqueléticos (como fascite plantar) e condições neurológicas (como doença de Parkinson).
O novo sistema também utilizou aprendizagem máquina para aprender e classificar diferentes tipos de movimento. Isso oferece oportunidades para gerir a saúde personalizada, incluindo correção postural em tempo real, prevenção de lesões e monitoramento da reabilitação. O sistema também pode contribuir, no futuro, para treinos físicos.
De acordo com o estudo, as palmilhas inteligentes não apresentaram deterioração notável no desempenho após 180.000 ciclos de compressão e descompressão, mostrando durabilidade a longo prazo.
“A interface é flexível e bastante fina, então, mesmo durante deformações repetitivas, consegue permanecer funcional”, disse a investigadora. “A combinação de software e hardware faz com que não seja tão limitada”, acrescentou.
As investigadoras autoras da palmilha esperam que a tecnologia esteja disponível comercialmente dentro dos próximos três a cinco anos. Os próximos passos para o avanço do trabalho serão a melhoria das capacidades de reconhecimento de gestos do sistema, o que, segundo Jinghua Li, provavelmente será auxiliado por testes adicionais em populações mais diversas.
“Temos tantas variações entre os indivíduos, então demonstrar e treinar essas capacidades fantásticas em diferentes populações é algo a que precisamos dar mais atenção”, concluiu Jinghua Li.
