Modular textile-enabled bioimpedance system for personalized health monitoring applications

Ferreira González, Javier (2017). Modular textile-enabled bioimpedance system for personalized health monitoring applications. Tesis (Doctoral), E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.47817.

Descripción

Título: Modular textile-enabled bioimpedance system for personalized health monitoring applications
Autor/es:
  • Ferreira González, Javier
Director/es:
  • Pau de la Cruz, Iván
Tipo de Documento: Tesis (Doctoral)
Fecha: 2017
Materias:
Palabras Clave Informales: personal healthcare system, electrical bioimpedance, wearable, pervasive, portable, monitoring, body composition, chronic kidney disease, wireless sensor, ubiquitous, instrumentation = Personliga hälso- och sjukvårdssystem, elektrisk bioimpedans, bärbar, genomträngande, portabel, övervakning, kroppssammansättning, kronisk njursjukdom, omgivnings bistå levande, trådlös sensor, allestädes närvarande = sistemas de monitorización personales, bioimpedancia eléctrica, usable, portátil, monitorización, composición corporal, enfermedad renal crónica, sensor inalámbrico, omnipresente
Escuela: E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM)
Departamento: Ingeniería Telemática y Electrónica
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

A growing number of factors, including costs, technological advancements, ageing populations, and medical errors, are leading industrialized countries to invest in research on alternative solutions to improve their health-care systems and increase patients’ quality of life. Personal health systems (PHS) examplify the use of information and communication technologies that enable a paradigm shift from the traditional hospital-centered healthcare delivery model toward a preventive and person-centered approach. PHS offer the means to monitor a patient’s health using wearable, portable or implantable systems that offer ubiquitous, unobtrusive biodata acquisition, allowing remote monitoring of treatment and access to the patient’s status. Electrical bioimpedance (EBI) technology is non-invasive, quick and relatively affordable technique that can be used for assessing and monitoring different health conditions, e.g., body composition assessments for nutrition. When combined with state-of-the-art advances in sensors and textiles, EBI technologies are fostering the implementation of wearable bioimpedance monitors that use functional garments for personalized healthcare applications. This research work is focused on the development of wearable EBI-based monitoring systems for ubiquitous health monitoring applications. The monitoring systems are built upon portable monitoring instrumentation and custom-made textile electrode garments. Portable EBI-based monitors have been developed using the latest material technology and advances in system-on-chip technology. For instance, a portable EBI spectrometer has been validated against a commercial spectrometer for total body composition assessment using functional textile electrode garments. The development of wearable EBI-based monitoring units using functional garments and dry textile electrodes for body composition assessment and respiratory monitoring has been shown to be a feasible approach. The availability of these measurement systems indicates progress toward the real implementation of personalized healthcare systems. ----------Sammanfattning---------- Ett flertal faktorer, såsom stigande kostnader, tekniska framsteg, en åldrande befolkning, etc. har fått de industrialiserade länderna att investera i forskning kring alternativa lösningar för att förbättra hälso- och sjukvårdssystemen och därmed öka patienternas livskvalitet. Personliga hälso- och sjukvårdssystem (PHS) är exempel på informations- och kommunikationsteknik som möjliggör ett paradigmskifte från den traditionella sjukhuscentrerade vårdmodellen mot en strategi av personcentrering och förebyggande. PHS erbjuder möjlighet att övervaka en patients hälsa med hjälp av bärbara, portabla eller implanterbara system som för icke-påverkande insamling av fysiologiska signaler överallt. Detta medger fjärrövervakning av behandling och patientstatus. Elektrisk bioimpedans (EBI) teknik är en icke-invasiv, snabb och relativt billig teknik som kan användas för att bedöma och övervaka olika hälsotillstånd, t ex uppskatta kroppssammansättning. I kombination med state-of-the-art framsteg inom sensorer och smarta textilier, stödjer EBI teknik införandet av bärbara bioimpedansmonitorer som använder funktionella plagg i personbaserade vårdapplikationer. Denna forskning fokuserar på utveckling av bärbara EBI baserade övervakningssystem för hälsoövervakningstillämpningar. Övervakningssystemen bygger på bärbara övervakningsinstrument och textila elektroder insydda i kläderna. Bärbara EBIbaserade monitorer har utvecklats med hjälp av den senaste materialteknologi och framsteg inom system-on-chip-teknik. Exempelvis, har en bärbar EBI spektrometer utvärderats mot en kommersiell spektrometer för bedömning kroppssammansättning med användning av ett textilelektrodplagg. Utvecklingen av bärbara EBI baserade övervakningsenheter som använder funktionella plagg och torra textila elektroder för bedömning av kroppssammansättning och för andningsövervakning har visat sig tillhandahålla en genomförbar lösning. Tillgången på sådana mätsystem erbjuder klara steg fram emot det faktiska utnyttjandet i personliga vårdsystem. ----------Resumen---------- Los países industrializados se enfrentan a numerosos retos relacionados con el mantenimiento y la mejora de calidad de sus sistemas de atención médica. Algunos de los retos más acuciantes en estos países están relacionados con el control de costes, la integración de avances tecnológicos, el envejecimiento de la población o la detección y minimización de errores en la práctica clínica. Dada la importancia de hacer frente a estos retos, se está realizando una gran inversión en el desarrollo de soluciones alternativas a las prácticas tradicionales, de forma que se facilite una atención médica más aceptable para los pacientes y con unos costes asumibles por la sociedad. Los sistemas de salud personal (PHS, por sus siglas en inglés) examinan el uso de tecnologías de información y comunicación para crear y potenciar un cambio paradigmático desde el modelo tradicional de atención sanitaria centrado en el hospital hacia un enfoque preventivo y centrado en la persona. Los PHS ofrecen los medios para monitorizar la salud de un paciente utilizando sistemas portables, portátiles o implantables en el paciente. Estos sistemas habilitan la adquisición ubicua y discreta de todo tipo de datos con relevancia clínica, incluidos datos biológicos del paciente, permitiendo la monitorización remota del tratamiento y el acceso al estado actual del paciente. Una de las tecnologías aplicables a los PHS es la tecnología de bioimpedancia eléctrica (EBI). La EBI es una técnica no invasiva, rápida y asequible que puede usarse para evaluar y monitorizar diferentes condiciones de salud como la composición corporal del paciente con fines nutricionales. Cuando estas técnicas se combinan con avances de última generación en sensores y textiles, las tecnologías resultantes habilitan la implementación de sistemas de monitorización de bioimpedancia portátiles e integrados en prendas funcionales para aplicaciones de atención médica personalizadas. Este trabajo de investigación se centra en el desarrollo de sistemas de monitorización basados en sistemas de bioimpedancia portátiles para aplicaciones de monitorización de salud ubicuas. Los sistemas de monitorización, desplegados en forma de instrumentación portátil y prendas textiles funcionales como sensores, se han desarrollado utilizando las últimas tecnologías de materiales y los avances en la tecnología de sistemas sobre chip. En concreto, un espectrómetro EBI portátil ha sido validado contra un espectrómetro comercial para la evaluación de la composición corporal total usando prendas funcionales que incorporan electrodos textiles. Se ha demostrado la validez de este tipo de sistemas, junto a textiles funcionales actuando como electrodos, en la evaluación de la composición corporal o la monitorización de las funciones respiratorias. La disponibilidad de estos sistemas de medida indica el progreso hacia la implementación real de sistemas de salud personalizados.

Proyectos asociados

TipoCódigoAcrónimoResponsableTítulo
Gobierno de EspañaDGAM DNR 1003211003500COINCIDENTEMinisterio de DefensaCOoperación en INvestigación CIentífica y Desarrollo EN TecnologíasEstratégicas—Cooperation in Scientific Research and Development in Strategic Technologies

Más información

ID de Registro: 47817
Identificador DC: http://oa.upm.es/47817/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:47817
Identificador DOI: 10.20868/UPM.thesis.47817
Depositado por: Archivo Digital UPM 2
Depositado el: 20 Sep 2017 07:14
Ultima Modificación: 19 Mar 2018 23:30
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