Printed MWCNT-PDMS-Composite Pressure Sensor System for Plantar Pressure Monitoring in Ulcer Prevention

Gerlach, Carina; Krumm, Dominik; Illing, Marko; Lange, J.S.; Kanoun, Olfa; Odenwald, Stephan; Hübler, Arved C.

doi:10.1109/jsen.2015.2392084

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“…Por sua vez, padrões envolvendo a pressão plantar podem ser reconhecidos por meio de Redes Neurais Artificiais (RNAs) [10] e aplicados em diversas estudos. Dentre eles, destacam-se: identificação e comparação entre marchas normais e patológicas [11], prevenção de feridas na sola do pé por meio do padrão de marcha [12] e detecção de alterações posturais em crianças a fim de evitar desvios na fase adulta [13].…”

Section: Introductionunclassified

Identificação De Tipo De Pisada Por Pressão Plantar Com Sensores Piezoelétricos Cerâmicos E Rede Neural

Mendes¹,

Vieira²,

Pires³

et al. 2018

Anais Do v Congresso Brasileiro De Eletromiografia E Cinesiologia E X Simpósio De Engenharia Biomédica

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Resumo: Este artigo apresenta um sistema para a classificação de tipos de pisada, se utilizando de um sistema in-shoe para a captação dos dados e de uma rede neural artificial Perceptron de Múltiplas Camadas (MLP) para a classificação. Os sinais foram coletados de palmilhas instrumentadas com sensores piezoelétricos cerâmicos e enviados a um sistema de gravação de dados para processamento. A base de dados utilizada consistiu dos dados de 14 indivíduos, que foram submetidos a 10 seções de caminhada de 10 metros. Os passos foram separados, processados e enviados para a MLP, a qual possui uma camada escondida de neurônios. A quantidade de neurônios foi ajustada e a saída foi avaliada visando uma melhor topologia para a classificação. Como critério de desempenho, utilizou-se a taxa de acerto pela quantidade de neurônios. Por fim, verificou-se que a MLP construída pode ser usada para a classificação do tipo de pisada, além disso, observou-se que com uma quantidade de 11 neurônios se obteve uma média de acerto de 84,07±2,29% nos testes. Palavras-chave: Pressão plantar, sensores piezoelétricos cerâmicos, MLP, tipos de pisada. Abstract IntroduçãoA movimentação humana é baseada no contato dos pés com o solo e a reação deste exerce pressões naqueles, o que é denominada por pressão plantar [1]. Dependendo de como ocorre a pisada, impactos podem prejudicar a estrutura óssea dos pés e quadril a ponto de provocar lesões [2]. Estes impactos podem ser atenuados com a correção de postura da pessoa, influenciando diretamente no resultado da pisada e sua marcha [3].Basicamente existem três tipos principais de pisadas: supinada, em que a pisada é para fora, forçando a parte externa no pé; neutra, em que a pisada é realizada de forma correta, distribuindo melhor a pressão em todo o pé; e pronada, em que a pisada é torta para dentro, forçando a parte interna do pé [4]. Por sua vez, a pressão plantar de um indivíduo está relacionada com o seu tipo de pisada [5].Há um crescente desenvolvimento de sistemas para a captação de pressão plantar dentro de tênis ou sapatos, como as palmilhas instrumentadas. Estes dispositivos, denominados in-shoe, podem realizar a leitura da pressão plantar em análises dinâmicas [5]. Diferente de equipamentos de análises podométricas estáticos ou pouco dinâmicos, os equipamentos in-shoe permitem liberdade para que a coleta de dados possa ser realizada em ambientes externos e ações cotidianas, como em caminhadas e corridas [6].A pressão plantar é utilizada em diversos estudos nas áreas de medicina [7], fisioterapia [8], medicina esportiva [9], entre outros. Por sua vez, padrões envolvendo a pressão plantar podem ser reconhecidos por meio de Redes Neurais Artificiais (RNAs) [10] e aplicados em diversas estudos. Dentre eles, destacam-se: identificação e comparação entre marchas normais e patológicas [11], prevenção de feridas na sola do pé por meio do padrão de marcha [12] e detecção de alterações posturais em crianças a fim de evitar desvios na fase adulta [13].A abrangência destes exemplos evidencia a importâ...

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Section: Introductionunclassified

Identificação De Tipo De Pisada Por Pressão Plantar Com Sensores Piezoelétricos Cerâmicos E Rede Neural

Mendes¹,

Vieira²,

Pires³

et al. 2018

Anais Do v Congresso Brasileiro De Eletromiografia E Cinesiologia E X Simpósio De Engenharia Biomédica

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“…Figure 1a shows the cross-sectional view of an FSR sensor. Simple resistive, printed pressure sensors have also been developed, but only for the use at low pressures [6].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Low-Cost Thin and Flexible Screen-Printed Pressure Sensor

Gräbner

Tintelott

Dumstorff

et al. 2017

Proceedings of Eurosensors 2017, Paris, France, 3–6 September 2017

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Commercial pressure sensors are often fabricated using well-established silicon micromachining technologies. The thickness and stiffness of silicon-based sensors make them in most cases unsuitable for the integration into materials and surfaces. We present a flexible pressure sensor fabricated by printing technology. Therefore, an intrinsically pressure sensitive ink is screen printed on interdigital electrodes on a thin and flexible foil substrate. The sensor shows sufficient sensitivity and is applicable in a wide pressure range from 0 to 2 MPa. The sensor can completely be fabricated using a low-cost screen printing process. It is very thin and flexible, making it possible to be applied on curved surfaces or to be integrated into materials in a minimal invasive way.

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“…Currently, tactile sensors with high sensitivity and flexibility exhibit good prospects in various applications such as artificial limbs, robot skin, touch screens, and wearable electronics. Normally, the operating mechanisms for tactile sensors can be divided into five categories: piezoelectric 1,2 , triboelectric 2 , optical 3,4 , capacitive [5][6][7][8][9][10][11] , and piezoresistive [12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27][28][29][30] . Because of the inherent stiffness of conventional piezoresistive materials, many piezoresistive tactile sensors are fabricated with the combination of flexible polymer materials such as polydimethylsiloxane (PDMS) and polyimide.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Han et al 28 and Pyo et al 29 proposed the development of piezoresistive pressure sensors based on printed PDMS/CNTs, which could detect three-dimensional forces. Combined with the pressure distribution measurement system, a printed multiwalled carbon nanotube (MWCNT)-PDMS composite pressure sensor proposed by Gerlach et al 30 is promising to avoid unhealthy rollover patterns by monitoring the plantar pressure.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

PDMS/MWCNT-based tactile sensor array with coplanar electrodes for crosstalk suppression

et al. 2016

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The severe crosstalk effect is widely present in tactile sensor arrays with a sandwich structure. Here we present a novel design for a resistive tactile sensor array with a coplanar electrode layer and isolated sensing elements, which were made from polydimethylsiloxane (PDMS) doped with multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) for crosstalk suppression. To optimize its properties, both mechanical and electrical properties of PDMS/MWCNT-sensing materials with different PDMS/MWCNT ratios were investigated. The experimental results demonstrate that a 4 wt% of MWCNTs to PDMS is optimal for the sensing materials. In addition, the pressure-sensitive layer consists of three microstructured layers (two aspectant PDMS/MWCNT-based films and one top PDMS-based film) that are bonded together. Because of this three-layer microstructure design, our proposed tactile sensor array shows sensitivity up to − 1.10 kPa − 1 , a response time of 29 ms and reliability in detecting tiny pressures.

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Printed MWCNT-PDMS-Composite Pressure Sensor System for Plantar Pressure Monitoring in Ulcer Prevention

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PDMS/MWCNT-based tactile sensor array with coplanar electrodes for crosstalk suppression

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