PT117127B - DEVICE FOR DETECTING AND PREDICTING EXHAUSTION SYMPTOMS - Google Patents

DEVICE FOR DETECTING AND PREDICTING EXHAUSTION SYMPTOMS Download PDF

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João Batista Alves Micael
Gonçalo Dias Alves Diogo
Pedro Ramalho Monteiro João
Humberto Plácido Da Silva Hugo
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Micael Joao Batista Alves
Diogo Goncalo Dias Alves
Joao Pedro Ramalho Monteiro
Hugo Humberto Placido Da Silva
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • A61B5/165Evaluating the state of mind, e.g. depression, anxiety
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/20ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UM DISPOSITIVO QUE TEM COMO FINALIDADE A DETEÇÃO E PREVISÃO DE SINTOMAS DE ESGOTAMENTO. MAIS CONCRETAMENTE, A PRESENTE INVENÇÃO ESTÁ RELACIONADA COM O CAMPO DA MEDIÇÃO DE SINAIS PARA FINS DE MONITORIZAÇÃO LABORAL E PATOLÓGICA E REFERE-SE A UMA UNIDADE COMPUTACIONAL E A UMA UNIDADE SENSORIAL QUE SE DESTINAM À MEDIÇÃO E REGISTO DE SINAIS ELETROCARDIOGRÁFICOS (ECG), DE ATIVIDADE ELETRODÉRMICA (EDA) E CONTROLO POSTURAL DE UM UTILIZADOR AO LONGO DO TEMPO, MAIS ESPECIFICAMENTE A UM DISPOSITIVO QUE SE ENCONTRA INCORPORADO NUM ASSENTO, NOMEADAMENTE NUMA CADEIRA DE ESCRITÓRIO. A UNIDADE SENSORIAL INTEGRA TERMINAIS DE MEDIÇÃO PARA INTERFACE COM O UTILIZADOR, TRANSDUÇÃO E ACONDICIONAMENTO DE SINAL, CONVERSÃO ANALÓGICO-DIGITAL E TRANSMISSÃO DE SINAL. OS TERMINAIS DE MEDIÇÃO SÃO CONSTITUÍDOS POR SENSORES DE PRESSÃO (104), POR UM SENSOR DE ECG (102) E POR UM SENSOR DE EDA (103) QUE SE ENCONTRAM REVESTIDOS POR UM MEIO ELETRICAMENTE CONDUTOR.THE PRESENT INVENTION REFERS TO A DEVICE WITH THE PURPOSE OF DETECTING AND PREDICTING SYMPTOMS OF EXHAUST. MORE CONCRETELY, THE PRESENT INVENTION IS RELATED TO THE FIELD OF SIGNAL MEASUREMENT FOR LABOR AND PATHOLOGICAL MONITORING PURPOSES AND REFERS TO A COMPUTATIONAL UNIT AND A SENSORY UNIT INTENDED FOR THE MEASUREMENT AND RECORDING OF ELECTROCARDIOGRAPHIC SIGNALS (ECG), OF ELECTRODERMAL ACTIVITY (EDA) AND POSTURAL CONTROL OF A USER OVER TIME, MORE SPECIFICALLY TO A DEVICE THAT IS INCORPORATED INTO A SEAT, NAMELY AN OFFICE CHAIR. THE SENSOR UNIT INTEGRATES MEASUREMENT TERMINALS FOR USER INTERFACE, SIGNAL TRANSDUCTION AND CONDITIONING, ANALOGUE-DIGITAL CONVERSION AND SIGNAL TRANSMISSION. THE MEASUREMENT TERMINALS ARE CONSISTED OF PRESSURE SENSORS (104), AN ECG SENSOR (102) AND AN EDA SENSOR (103) WHICH ARE COVERED BY AN ELECTRICALLY CONDUCTIVE MEDIUM.

Description

DESCRIÇÃODESCRIPTION

DISPOSITIVO PARA DETEÇÃO E PREVISÃO DE SINTOMAS DEDEVICE FOR DETECTING AND PREDICTING SYMPTOMS OF

ESGOTAMENTOEXHAUST

Campo da invençãoField of invention

A presente invenção está relacionada com o campo da medição de sinais para fins de monitorização laborai e patológica e refere-se a uma unidade computacional e a uma unidade sensorial que integra um conjunto de sensores que se destinam à medição e registo de sinais eletrocardiográficos (ECG), de atividade eletrodérmica (EDA) e controlo postural de um utilizador ao longo do tempo, mais concretamente a um dispositivo que se encontra incorporado num assento.The present invention is related to the field of signal measurement for labor and pathological monitoring purposes and refers to a computational unit and a sensory unit that integrates a set of sensors intended for measuring and recording electrocardiographic signals (ECG). ), electrodermal activity (EDA) and postural control of a user over time, more specifically to a device that is incorporated into a seat.

Este permite a sinalização de ocorrências durante o desenvolvimento da atividade laborai, como o stress, fadiga, indicadores para lesões músculo-esqueléticas e/ou desconforto relacionado com a coluna cervical, entre outras condições que influenciem o bem-estar do trabalhador.This allows the signaling of occurrences during the development of work activity, such as stress, fatigue, indicators for musculoskeletal injuries and/or discomfort related to the cervical spine, among other conditions that influence the worker's well-being.

Enquadramento da invençãoBackground of the invention

Com o aumento do ritmo e da exigência de trabalho das profissões modernas (também conhecidas como colarinho branco), existe uma preocupação crescente com o bem-estar e saúde mental dos funcionários. 0 esgotamento profissional em contexto ocupacional foi inscrito recentemente pela Organização Mundial de Saúde (OMS) na 11a Revisão da Classificação Internacional de Doenças [1].With the increasing pace and work demands of modern professions (also known as white collar), there is growing concern about the well-being and mental health of employees. Professional burnout in an occupational context was recently included by the World Health Organization (WHO) in the 11th Revision of the International Classification of Diseases [1].

A OMS estima ainda que os problemas de saúde relacionados com o trabalho resultam numa perda económica de entre 4 a 6% do Produto Interno Bruto (PIB) para a maioria dos países e, boas condições de trabalho podem fornecer proteção social, oportunidades de desenvolvimento pessoal e proteção contra riscos físicos e psicossociais, melhorar as relações sociais e a autoestima dos trabalhadores, levando a efeitos positivos para a saúde [2] .The WHO further estimates that work-related health problems result in an economic loss of between 4 and 6% of Gross Domestic Product (GDP) for most countries and, good working conditions can provide social protection, opportunities for personal development and protection against physical and psychosocial risks, improving social relationships and workers' self-esteem, leading to positive health effects [2] .

Pelas razões anteriormente mencionadas, é incentivado por organizações especializadas e entidades reguladoras, como a OMS e o Centros de Controlo e Prevenção de Doenças (CDC), em artigos publicados [3], o desenvolvimento de novos projetos de engenharia e de carácter tecnológico, que permitam a deteção precoce e a sensibilização dos colaboradores para indicadores como o stress, esgotamento, fadiga e postura no local de trabalho. Estes visam promover a monitorização ativa dos trabalhadores, contribuindo para prevenir os indicadores mencionados e melhorar o seu bem-estar.For the reasons previously mentioned, specialized organizations and regulatory entities, such as the WHO and the Centers for Disease Control and Prevention (CDC), in published articles [3], encourage the development of new engineering and technological projects, which allow early detection and awareness among employees of indicators such as stress, exhaustion, fatigue and posture in the workplace. These aim to promote the active monitoring of workers, helping to prevent the aforementioned indicators and improve their well-being.

As formas de aquisição de sinais fisiológicos evoluíram de paradigmas baseados em dispositivos para uso clínico e associado ao meio hospitalar (ex: holter, oxímetro, entre outros), para paradigmas de utilização diária, em que o utilizador mantém um contacto frequente com um dispositivo de monitorização de sinais fisiológicos (ex: relógio, pulseira, volante de automóvel, etc.).The ways of acquiring physiological signals have evolved from paradigms based on devices for clinical use and associated with the hospital environment (e.g. holter, oximeter, among others), to paradigms for daily use, in which the user maintains frequent contact with a monitoring device. monitoring physiological signals (e.g. watch, bracelet, car steering wheel, etc.).

Estes últimos estabelecem normalmente a aquisição de dados de forma periódica ou em tempo real, que no estado da arte atual inclui diferentes tipos de dispositivos, vulgarmente conhecidos como wearables e invisibles, distinguidos pela forma de utilização e características do dispositivo. Os dispositivos do tipo wearable pressupõem que o dispositivo esteja colocado no utilizador, geralmente na forma de um acessório (ex: relógio, t-shirt, etc.). Já os dispositivos invisible permitem uma monitorização ativa da atividade do utilizador através de objetos presentes no seu dia-a-dia (ex: volante do automóvel, cadeira, etc.).The latter normally establish the acquisition of data periodically or in real time, which in the current state of the art includes different types of devices, commonly known as wearables and invisibles, distinguished by the way of use and characteristics of the device. Wearable devices presuppose that the device is placed on the user, generally in the form of an accessory (e.g. watch, t-shirt, etc.). Invisible devices allow active monitoring of the user's activity through objects present in their daily lives (e.g. car steering wheel, chair, etc.).

Os sinais recolhidos pelos dispositivos supramencionados são posteriormente processados por intermédio de algoritmos informáticos. Através deste último processo é possível ao utilizador obter informações, tais como, o seu ritmo cardíaco médio, consumo de índices enérgicos, inclinação da coluna, avaliação do sono, entre outros. Essas informações são entregues ao utilizador através de notificações e/ou de meios que se podem considerar como interfaces gráficas (ex: aplicações móveis, páginas da internet) presentes no dispositivo, ou num acessório ao qual este está conectado.The signals collected by the aforementioned devices are subsequently processed using computer algorithms. Through this last process, it is possible for the user to obtain information, such as their average heart rate, consumption of energy levels, spinal inclination, sleep assessment, among others. This information is delivered to the user through notifications and/or means that can be considered as graphical interfaces (e.g. mobile applications, internet pages) present on the device, or on an accessory to which it is connected.

ECG é um dos exames mais antigos e mais simples, sendo utilizado para analisar o sistema cardiovascular de um indivíduo. Um ECG mostra a evolução, ao longo do tempo, da atividade elétrica dos músculos do coração em resposta à despolarização elétrica despoletada periodicamente pelo nódulo sinusoidal. Para um bom funcionamento do coração, as aurículas e os ventrículos são ativados de forma sequencial e rápida. Esta ativação faz com que a aurícula preencha o ventrículo com volumes adequados de sangue antes da contração ventricular. 0 sistema responsável por coordenar esta função é o sistema de condução elétrica composto por células do miocárdio, que propagam o impulso de ativação pelas aurículas e pelos ventrículos. Um sinal típico de ECG consiste em três ondas principais: uma onda P, um complexo QRS e uma onda T. A onda P ilustra a despolarização, que se refere à assinatura elétrica que causa contração auricular. 0 complexo QRS está associado à despolarização ventricular, ou seja, é responsável pelas contrações dos ventrículos esquerdo e direito. Finalmente, a repolarização ventricular é representada pela onda T.ECG is one of the oldest and simplest tests, used to analyze an individual's cardiovascular system. An ECG shows the evolution, over time, of the electrical activity of the heart muscles in response to the electrical depolarization triggered periodically by the sinusoidal node. For the heart to function properly, the atria and ventricles are activated sequentially and quickly. This activation causes the atrium to fill the ventricle with adequate volumes of blood before ventricular contraction. The system responsible for coordinating this function is the electrical conduction system composed of myocardial cells, which propagate the activation impulse through the atria and ventricles. A typical ECG signal consists of three main waves: a P wave, a QRS complex, and a T wave. The P wave illustrates depolarization, which refers to the electrical signature that causes atrial contraction. The QRS complex is associated with ventricular depolarization, that is, it is responsible for the contractions of the left and right ventricles. Finally, ventricular repolarization is represented by the T wave.

sensor de ECG permite medir a atividade elétrica do coração por intermédio de sistemas eletrónicos, a partir dos quais pode ser tratada e analisada de acordo com as especificidades da aplicação. Em contexto de utilização, são aplicados no corpo o terminal negativo, a referência e o terminal positivo, sendo as alterações elétricas detetadas através das diferenças de potencial ao longo do tempo. Estas alterações elétricas são detetadas utilizando diferentes princípios físicos, sendo o mais comum baseado na diferença de potencial elétrico entre várias derivações, usando vários terminais elétricos de base metálica colocados em partes distintas do corpo. Outros princípios de medição incluem métodos capacitivos e mecânicos que poderão não necessitar de contacto direto com o corpo.ECG sensor makes it possible to measure the electrical activity of the heart through electronic systems, from which it can be processed and analyzed according to the specificities of the application. In the context of use, the negative terminal, the reference and the positive terminal are applied to the body, with electrical changes detected through potential differences over time. These electrical changes are detected using different physical principles, the most common being based on the difference in electrical potential between several leads, using several metal-based electrical terminals placed in different parts of the body. Other measurement principles include capacitive and mechanical methods that may not require direct contact with the body.

Num registo típico de ECG em ambiente clínico, as diferenças de potencial elétrico são medidas em doze derivações diferentes, colocadas em diferentes partes do corpo. Trabalho recente demonstrou que, para aplicações biomédicas uma única derivação é suficiente [4]. No entanto, os métodos convencionais de recolha recorrem a terminais montados no peito, elétrodos de base metálica com gel, e aparelhos de medição volumosos. A aceitação do ECG como medida biométrica [5] conduziu por isso a investigação no sentido de se obterem montagens menos intrusivas, utilizando as mãos/pulsos como pontos de aquisição do sinal.In a typical ECG recording in a clinical setting, differences in electrical potential are measured in twelve different leads, placed in different parts of the body. Recent work has demonstrated that for biomedical applications a single derivation is sufficient [4]. However, conventional collection methods rely on chest-mounted terminals, gel-based metal electrodes, and bulky measuring devices. The acceptance of the ECG as a biometric measurement [5] therefore led to research into obtaining less intrusive montages, using the hands/wrists as signal acquisition points.

sensor de EDA mede as alterações na condutância da pele resultantes da atividade do sistema nervoso simpático.EDA sensor measures changes in skin conductance resulting from sympathetic nervous system activity.

Uma das medidas mais sensíveis e extremamente importante para avaliação da excitação é o EDA. As áreas onde pode ser aplicado estão bem documentadas, sendo a investigação sobre a epilepsia, o autismo, o stress e a ansiedade alguns dos mais importantes exemplos. Esta mede a atividade das glândulas sudoríparas. Em geral, a existência de componentes físicas nesta atividade sugere a existência de uma estimulação emocional.One of the most sensitive and extremely important measures for evaluating arousal is the EDA. The areas where it can be applied are well documented, with research into epilepsy, autism, stress and anxiety being some of the most important examples. This measures the activity of sweat glands. In general, the existence of physical components in this activity suggests the existence of emotional stimulation.

A atividade eletrodérmica permite medir a resposta não cognitiva, ou seja, mede a resposta do organismo mediada pela atividade simpática em processos subconscientes. Esta é uma medida difícil de controlar voluntariamente e, por isso, é um marcador muito importante para avaliar a variação da excitação emocional, pois permite inferir informações sobre processos psicológicos e fisiológicos. Em resposta a estímulos emocionais, o coração bate mais rápido, a pulsação aumenta e as mãos transpiram. Para medir a atividade eletrodérmica é necessário monitorizar a condutância da pele. Como tal, um dos métodos de medição consiste na aplicação de uma pequena tensão na superfície da pele através de elétrodos que podem ser posicionados ou nas palmas das mãos ou nas plantas dos pés, devido à maior quantidade de suor que é libertado nestes locais.Electrodermal activity makes it possible to measure the non-cognitive response, that is, it measures the organism's response mediated by sympathetic activity in subconscious processes. This is a difficult measure to control voluntarily and, therefore, is a very important marker to evaluate the variation in emotional arousal, as it allows inferring information about psychological and physiological processes. In response to emotional stimuli, the heart beats faster, the pulse increases and the hands sweat. To measure electrodermal activity it is necessary to monitor skin conductance. As such, one of the measurement methods consists of applying a small voltage to the surface of the skin through electrodes that can be positioned on either the palms of the hands or the soles of the feet, due to the greater amount of sweat that is released in these locations.

controlo postural é uma função fundamental, de grande complexidade, envolvida em quase todas as tarefas motoras. Foram desenvolvidas várias teorias com o objetivo de explicar o processo ao nível neural para sentar, ficar em pé, respirar e movimentar [6,7]. A postura é definida pelo estado de equilíbrio entre músculos e ossos com capacidade para proteger as demais estruturas corporais de lesões, na posição em pé, sentado ou deitado [8]. A posição sentada é, por sua vez, definida como a situação na qual o peso corporal é transferido para o assento por meio da tuberosidade isquiática, dos tecidos moles da região do glúteo e da coxa;Postural control is a fundamental function, of great complexity, involved in almost all motor tasks. Several theories have been developed with the aim of explaining the process at the neural level for sitting, standing, breathing and movement [6,7]. Posture is defined by the state of balance between muscles and bones capable of protecting other body structures from injuries, whether standing, sitting or lying down [8]. The sitting position is, in turn, defined as the situation in which body weight is transferred to the seat through the ischial tuberosity, the soft tissues of the gluteal region and thigh;

parte do peso é também transferido para o chão através dos pés. No entanto, sentar é uma ação dinâmica, não devendo por isso ser analisada como uma condição estática [8], observada apenas pontualmente.part of the weight is also transferred to the floor through the feet. However, sitting is a dynamic action and should therefore not be analyzed as a static condition [8], observed only occasionally.

esgotamento é um conceito que ainda não reúne consenso no seio da comunidade cientifica, o que promoveu a investigação por parte de especialistas de vários domínios como a psicologia cognitiva, os fatores humanos, a engenharia e a prática médica [9].burnout is a concept that still does not gather consensus within the scientific community, which has promoted research by experts from various fields such as cognitive psychology, human factors, engineering and medical practice [9].

Não existe consenso, visto que o esgotamento é um conceito experimental, um sintoma, um risco, uma causa (ex: do desempenho) e uma consequência (ex: privação de sono), contudo, uma das consequências é a fadiga. Segundo o conceito clássico de Mosso a fadiga é definida como um sintoma incapacitante, no qual a função física e cognitiva é limitada por interações entre a fatigabilidade do desempenho e a fatigabilidade percebida. Como sintoma, a fadiga só pode ser medida pelo autorrelato, quantificado como uma característica de traço ou uma variável de estado [10].There is no consensus, as burnout is an experimental concept, a symptom, a risk, a cause (e.g. performance) and a consequence (e.g. sleep deprivation), however, one of the consequences is fatigue. According to Mosso's classic concept, fatigue is defined as a disabling symptom, in which physical and cognitive function is limited by interactions between performance fatigability and perceived fatigability. As a symptom, fatigue can only be measured by self-report, quantified as a trait characteristic or a state variable [10].

O atributo de fatigabilidade do desempenho depende das funções contráteis dos músculos e da capacidade de ativação muscular. Por outro lado, o atributo de fatigabilidade percebida depende da homeostasia e do estado psicológico do indivíduo, que também pode incluir fases de excitação (também chamada de arousal), evidenciando a importância da utilização do sensor da atividade eletrodérmica (EDA) [10].The fatigability attribute of performance depends on the contractile functions of muscles and the capacity for muscle activation. On the other hand, the attribute of perceived fatigability depends on the individual's homeostasis and psychological state, which may also include phases of excitement (also called arousal), highlighting the importance of using the electrodermal activity (EDA) sensor [10].

Todos os indivíduos são suscetíveis ao stress, podendo este alterar tanto a saúde física como a saúde psicológica de cada pessoa. Pode-se definir o stress como a condição que resulta quando as trocas pessoa/meio ambiente levam o indivíduo a perceber ou sentir uma discrepância, que pode ser real ou não, entre as exigências de uma determinada situação e os recursos do indivíduo, ao nível biológico, psicológico ou de sistemas sociais [11].All individuals are susceptible to stress, which can alter both the physical and psychological health of each person. Stress can be defined as the condition that results when person/environment exchanges lead the individual to perceive or feel a discrepancy, which may or may not be real, between the demands of a given situation and the individual's resources, at the level biological, psychological or social systems [11].

Associado ao stress, o ser humano tem vários tipos de resposta. A resposta cognitiva é considerada uma resposta subjetiva, pois depende da perceção do indivíduo, da forma como este filtra e processa a informação, e do significado que atribui às situações ou estímulos.Associated with stress, human beings have several types of response. The cognitive response is considered a subjective response, as it depends on the individual's perception, the way they filter and process information, and the meaning they attribute to situations or stimuli.

A resposta comportamental define-se como a capacidade do organismo para dar respostas adequadas a cada estímulo. Esta depende de uma aprendizagem prévia, baseada na experiência pessoal de cada indivíduo [12].The behavioral response is defined as the organism's ability to give adequate responses to each stimulus. This depends on prior learning, based on each individual’s personal experience [12].

Por fim, a resposta fisiológica associada ao stress deve-se à perceção que a mente tem sobre o ambiente e que depois comunica com o resto do corpo através do eixo hipotálamopituitária-adrenal (HPA), com a subsequentemente ativação do Sistema Nervoso Simpático (SNS). A atividade do SNS pode ser observada através dos sinais de EDA. 0 hipotálamo interpreta a perceção e envia um sinal através da libertação do fator libertador de corticotrofina e vasopressina que, por sua vez, ativa a secreção da hormona adrenocorticotrópica pela pituitária [13], Caso seja interpretado como ameaça, a pituitária estimula a produção de noradrenalina e adrenalina e ativa a secreção de glucococorticóides, sendo o cortisol o principal, nas glândulas adrenais em que o entendimento comum destas é uma resposta do tipo lutar ou fugir [14].Finally, the physiological response associated with stress is due to the mind's perception of the environment and which then communicates with the rest of the body through the hypothalamopituitary-adrenal axis (HPA), with the subsequent activation of the Sympathetic Nervous System (SNS). ). SNS activity can be observed through EDA signals. The hypothalamus interprets the perception and sends a signal through the release of corticotropin-releasing factor and vasopressin which, in turn, activates the secretion of adrenocorticotropic hormone by the pituitary [13]. If interpreted as a threat, the pituitary stimulates the production of noradrenaline and adrenaline and activates the secretion of glucocorticoids, the main one being cortisol, in the adrenal glands in which the common understanding of these is a fight or flight response [14].

Face à secreção de glucocorticóides desencadeiam-se várias reações corporais, nomeadamente, a deslocação do sangue para os braços e para as pernas que estava, à priori, nas vísceras .Due to the secretion of glucocorticoids, several bodily reactions are triggered, namely, the movement of blood to the arms and legs that was, a priori, in the viscera.

Toda a cascata de reações entre a deteção do estímulo, o registo em memória do mesmo, a atribuição do significado que se lhe dá (ex: neutro, agradável ou ameaçador) , decorre em milissegundos. Tal traduz-se num aumento da frequência cardíaca e respiratória, em que o coração bate mais rapidamente (taquicardia) e mais vigorosamente (contratilidade aumentada), aumento da tensão arterial, tensão muscular, secura da boca e mucosas, alteração dos fatores da coagulação, lentificação da digestão devido à deslocação do sangue para as periferias, dilatação dos brônquios e o aumento da ativação das glândulas sudoríparas [15] .The entire cascade of reactions between the detection of the stimulus, its recording in memory, the attribution of the meaning given to it (e.g. neutral, pleasant or threatening), takes place in milliseconds. This translates into an increase in heart and respiratory rate, in which the heart beats faster (tachycardia) and more vigorously (increased contractility), increased blood pressure, muscle tension, dryness of the mouth and mucous membranes, changes in clotting factors, slowing of digestion due to the displacement of blood to the peripheries, dilation of the bronchi and increased activation of sweat glands [15] .

Entre estes indicadores, as medidas da atividade cardiovascular são as mais simples de obter utilizando métodos não intrusivos, tais como a eletrocardiografia (ECG), mas a dinâmica de sudação evidenciada pelos sinais de EDA também desempenha um papel relevante.Among these indicators, measurements of cardiovascular activity are the simplest to obtain using non-intrusive methods, such as electrocardiography (ECG), but the sweating dynamics evidenced by EDA signals also plays a relevant role.

Existem bastantes estudos que caracterizam a relação entre o stress e desempenho no local de trabalho. 0 stress é importante na medida em que influencia, substancialmente, a capacidade do indivíduo de levar a cabo as suas tarefas de forma eficaz.There are many studies that characterize the relationship between stress and performance in the workplace. Stress is important as it substantially influences an individual's ability to carry out their tasks effectively.

Pensa-se que o stress prejudica a atenção, afeta a memória e a tomada de decisão que, por sua vez, influencia a ação, e que formas extremas de stress, como o esgotamento profissional, a ansiedade e a depressão clínicas, são frequentemente prejudiciais ao desempenho [16].It is thought that stress impairs attention, affects memory and decision-making, which in turn influences action, and that extreme forms of stress, such as burnout, clinical anxiety and depression, are often harmful performance [16].

Três dos fatores determinantes para o desempenho no local de trabalho centram-se na disposição para desempenhar, na capacidade de desempenhar e na oportunidade para desempenhar. 0 esgotamento, em particular, pode afetar o aspeto da disposição e da capacidade do desempenho no trabalho, promovendo o ressentimento, a perda de motivação e o absentismo, sendo clara a influência que tem no chamado desempenho profissional [16].Three of the determining factors for workplace performance center on willingness to perform, ability to perform, and opportunity to perform. Burnout, in particular, can affect the aspect of willingness and ability to perform at work, promoting resentment, loss of motivation and absenteeism, the influence it has on so-called professional performance being clear [16].

esgotamento e problemas relacionados, como fadiga, irritabilidade e ansiedade, são classifiçados como problemas de saúde e bastante frequentes no local de trabalho. Os custos para a indústria são consideráveis por via da redução da produtividade, dias de trabalho perdidos por doença, absentismo e remuneração dos trabalhadores [16].Burnout and related problems, such as fatigue, irritability and anxiety, are classified as health problems and are quite common in the workplace. The costs to the industry are considerable due to reduced productivity, working days lost due to illness, absenteeism and workers' compensation [16].

Vários estudos mostram que existe uma relação negativa entre o esgotamento e a produtividade. Um estudo publicado pelo International Journal of Stress Management [17] mostra que o bem-estar é o fator preditor mais forte da produtividade e, como se sabe, da influência entre o esgotamento (que é reconhecido como uma forma extrema de stress e que a sua experiência sugere diminuição extrema de energia) e o bemestar, foi possível prever uma relação potencialmente semelhante com a produtividade.Several studies show that there is a negative relationship between burnout and productivity. A study published by the International Journal of Stress Management [17] shows that well-being is the strongest predictor of productivity and, as is known, the influence between burnout (which is recognized as an extreme form of stress and which their experience suggests an extreme decrease in energy) and well-being, it was possible to predict a potentially similar relationship with productivity.

estudo sugere ainda que, como o bem-estar negativo é aceite como antecedente do chamado esgotamento profissional e que, como este bem-estar afeta prejudicialmente o desempenho, então, os decréscimos no desempenho provavelmente serão evidentes mais cedo na experiência de desgaste por esgotamento [17].study further suggests that as negative well-being is accepted as an antecedent to so-called burnout and that as this well-being detrimentally affects performance, then decrements in performance are likely to be evident earlier in the experience of burnout [ 17].

controlo postural é uma função fundamental, de grande complexidade, envolvida em quase todas as tarefas motoras.Postural control is a fundamental function, of great complexity, involved in almost all motor tasks.

Foram desenvolvidas várias teorias com o objetivo de explicar o processo ao nível neural para sentar, ficar em pé, respirar e movimentar [18].Several theories have been developed with the aim of explaining the process at the neural level of sitting, standing, breathing and movement [18].

A posição sentada pode ser classificada com base em diversos pontos de referência. Harrison utilizou o posicionamento do centro de massa e identificou três diferentes posturas, denominadas de anterior, posterior e média [18]. Já Pynt et al. [20] classifiçaram a posição sentada de acordo com as curvaturas da coluna em postura sentada flexionada e postura lordótica.The sitting position can be classified based on several reference points. Harrison used the positioning of the center of mass and identified three different postures, called anterior, posterior and middle [18]. Pynt et al. [20] classified the sitting position according to the curvatures of the spine into flexed sitting posture and lordotic posture.

Na literatura existem vários estudos feitos sobre o tema de monitorização postural, desde o estudo dos materiais de suporte ao processo de monitorização, até à análise de dados. Um trabalho realizado por Fu et al. procurou monitorizar os diferentes tipos de postura adotados por indivíduos em posição sentada, de uma forma não intrusiva [21]. Relativamente ao hardware, foram usados 8 sensores de pressão que diminuem a resistência quando aumenta a pressão na sua superfície.In the literature there are several studies carried out on the subject of postural monitoring, from the study of support materials for the monitoring process, to data analysis. A work carried out by Fu et al. sought to monitor the different types of posture adopted by individuals in a sitting position, in a non-intrusive way [21]. Regarding the hardware, 8 pressure sensors were used that reduce resistance when the pressure on its surface increases.

Em relação à análise dos dados, o programa foi desenvolvido com o objetivo de analisar a ergonomia da postura e, para tal, as funcionalidades principais são o reconhecimento de uma postura estática através de sensores aplicados numa superfície rígida (o que não é um cenário representativo de uma cadeira de escritório), o reconhecimento de uma atividade com base nos inputs posturais e, por fim, o reconhecimento de um padrão postural [21].Regarding data analysis, the program was developed with the aim of analyzing posture ergonomics and, to this end, the main features are the recognition of a static posture through sensors applied to a rigid surface (which is not a representative scenario). of an office chair), the recognition of an activity based on postural inputs and, finally, the recognition of a postural pattern [21].

De modo a monitorizar posturas estáticas, num artigo publicado por Huang et al., foi utilizado um sensor piezoresistivo que testou 8 posições diferentes adotadas por vários sujeitos de estudo, concluindo que, tanto o hardware testado como os métodos de análise de dados, permitem a monitorização de posturas estáticas, embora este tipo de sensores tenha um limite de carga baixo, e da aplicação ter sido numa cadeira de base e costas rígidas [22].In order to monitor static postures, in an article published by Huang et al., a piezoresistive sensor was used that tested 8 different positions adopted by several study subjects, concluding that, both the tested hardware and the data analysis methods, allow the monitoring of static postures, although this type of sensors have a low load limit, and the application was in a chair with a rigid base and back [22].

Um estudo realizado por Wong and Wong et al., com o objetivo de detetar mudanças posturais enquanto os indivíduos estão sentados, utilizou três sensores com acelerómetros triaxiais. A utilização destes sensores permitiu, através dos acelerómetros, eliminar o efeito que a orientação do sensor provoca no cálculo do ângulo de inclinação, concluindo que a precisão e a confiabilidade deste tipo de sensores se revelaram adequada para o objetivo. Os sensores foram posicionados de forma a possibilitar a observação de mudanças de postura ao detetar diferentes inclinações entre os sensores [23].A study carried out by Wong and Wong et al., with the aim of detecting postural changes while individuals are sitting, used three sensors with triaxial accelerometers. The use of these sensors made it possible, through accelerometers, to eliminate the effect that the sensor orientation has on the calculation of the inclination angle, concluding that the precision and reliability of this type of sensors proved to be adequate for the purpose. The sensors were positioned to enable the observation of changes in posture by detecting different inclinations between the sensors [23].

Antecedentes da invençãoBackground of the invention

Foram encontrados diversos documentos no estado da técnica que apresentam dispositivos e técnicas para deteção e previsão de sintomas de esgotamento.Several prior art documents were found that present devices and techniques for detecting and predicting burnout symptoms.

Refira-se nomeadamente o documento US201715647321A que apresenta um método para deteção e previsão de sintomas de esgotamento.Refer in particular to document US201715647321A which presents a method for detecting and predicting symptoms of exhaustion.

Ou ainda o documento EP2685885 que refere um método e um equipamento para análise do stress e do esgotamento profissional.Or even document EP2685885 which refers to a method and equipment for analyzing stress and professional burnout.

Ou o documento EP3076868 que apresenta um Processador para processamento de dados de condutância cutânea e dispositivo para detetar pelo menos uma fase de esgotamento profissional e/ou sindrome de fadiga crónica de um ser vivo.Or document EP3076868 which presents a Processor for processing skin conductance data and device for detecting at least one phase of professional burnout and/or chronic fatigue syndrome in a living being.

Refira-se também o documento EP3716151 que apresente um monitor de stress e método de monitorização do stress.Also refer to document EP3716151 which presents a stress monitor and stress monitoring method.

Não foi, contudo, encontrado nenhum documento que refira uma invenção tal como descrita neste documento, ou que incentive nesse sentido.However, no document was found that refers to an invention as described in this document, or that encourages it in this sense.

Vantagens da invençãoAdvantages of the invention

A presente invenção apresenta diversas vantagens em relação a outros equipamentos, nomeadamente:The present invention has several advantages over other equipment, namely:

- o facto de ser um dispositivo invisible que permite a aquisição de dados através de um dispositivo não invasivo e não intrusivo, pois está apenas em contacto com o utilizador;- the fact that it is an invisible device that allows data acquisition through a non-invasive and non-intrusive device, as it is only in contact with the user;

- contrariamente a um wearable, um dispositivo invisible não interfere com aquilo que é a definição de conforto para o utilizador (ex: desconforto físico, não gostar de se ver com o dispositivo, etc.);- unlike a wearable, an invisible device does not interfere with what is the definition of comfort for the user (e.g. physical discomfort, not liking to wear the device, etc.);

- o dispositivo não depende de uma fonte de alimentação com tempo de utilização limitado (baterias);- the device does not depend on a power source with limited usage time (batteries);

- todas as funcionalidades colaboram para um objetivo específico;- all functionalities contribute to a specific objective;

- o facto de os terminais de medição serem revestidos com uma napa eletricamente condutora tem a vantagem de possibilitar a aquisição de sinal sem necessitar de elementos intermediários como géis condutores, elétrodos locais, etc.;- the fact that the measurement terminals are covered with an electrically conductive layer has the advantage of enabling signal acquisition without the need for intermediate elements such as conductive gels, local electrodes, etc.;

- o facto de o sinal recolhido ser transmitido em tempo real para uma unidade computacional, permite a extração de valor destes mesmos sinais para que possam ser disponibilizados ao utilizador sob a forma de indicadores úteis, gráficos, notificações, etc.;- the fact that the collected signal is transmitted in real time to a computing unit, allows the extraction of value from these same signals so that they can be made available to the user in the form of useful indicators, graphs, notifications, etc.;

- o facto de ser aplicado a um assento permite a sua utilização em contextos em que as pessoas passam grande parte do seu tempo sentadas. Deste modo o objetivo passa por melhorar a produtividade e a eficiência no desenvolvimento laborai, melhorar o foco e a motivação e diminuir o número de baixas médicas ao dar um alerta quando algo está desenquadrado dos parâmetros identificados como normais;- the fact that it is applied to a seat allows it to be used in contexts where people spend a large part of their time sitting. In this way, the objective is to improve productivity and efficiency in labor development, improve focus and motivation and reduce the number of sick leave by giving an alert when something is out of line with the parameters identified as normal;

- contribui para a sensibilização da saúde.- contributes to health awareness.

Breve descrição das figurasBrief description of the figures

Estas e outras caracteristicas podem ser facilmente compreendidas através dos desenhos anexos, que devem ser considerados como meros exemplos e não restritivos de modo algum do âmbito da invenção. Nos desenhos, e para fins ilustrativos, as medidas de alguns dos elementos podem estar exageradas e não desenhadas à escala. As dimensões absolutas e as dimensões relativas não correspondem às relações reais para a realização da invenção.These and other characteristics can be easily understood through the attached drawings, which should be considered as mere examples and in no way restrictive of the scope of the invention. In the drawings, and for illustrative purposes, the measurements of some of the elements may be exaggerated and not drawn to scale. The absolute dimensions and relative dimensions do not correspond to the real relationships for carrying out the invention.

A figura 1 apresenta um diagrama de blocos com os módulos do dispositivo para medição de sinais para fins de monitorização laborai e patológica.Figure 1 shows a block diagram with the device modules for measuring signals for labor and pathological monitoring purposes.

A figura 2 apresenta uma vista esquemática de uma forma de realização da invenção, em que o dispositivo está integrado numa cadeira de escritório, sendo visíveis os braços da cadeira cobertos por um revestimento de napa (101) eletricamente condutor.Figure 2 shows a schematic view of an embodiment of the invention, in which the device is integrated into an office chair, with the armrests of the chair covered by an electrically conductive leather covering (101) being visible.

A figura 3 apresenta uma vista esquemática de uma forma de realização da invenção, em que o dispositivo está integrado numa cadeira de escritório, sendo visíveis o terminal positivo (102.1), o terminal negativo e o terminal de massa (102.1) do sensor ECG (102), o terminal positivo (103.1) e o terminal negativo (103.1) do sensor EDA (103) colocados nos braços da cadeira.Figure 3 shows a schematic view of an embodiment of the invention, in which the device is integrated into an office chair, with the positive terminal (102.1), the negative terminal and the ground terminal (102.1) of the ECG sensor being visible ( 102), the positive terminal (103.1) and the negative terminal (103.1) of the EDA sensor (103) placed on the arms of the chair.

A figura 4 apresenta uma vista esquemática dos componentes eletrónicos que compõem os terminais de medição. De um modo mais concreto, nos apoios de braço da cadeira estão colocados o sensor de ECG (102) e o sensor de EDA (103) e, por baixo da base do assento os sensores de pressão (104).Figure 4 shows a schematic view of the electronic components that make up the measurement terminals. More specifically, the ECG sensor (102) and the EDA sensor (103) are placed on the armrests of the chair and the pressure sensors (104) are located below the base of the seat.

A Figura 5 apresenta uma vista explodida da aplicação dos sensores de pressão (104) colocadas por baixo da base do assento.Figure 5 shows an exploded view of the application of pressure sensors (104) placed below the seat base.

Nas figuras estão assinalados os elementos e os componentes do equipamento da presente invenção, bem como elementos necessários ao funcionamento da invenção:The figures indicate the elements and components of the equipment of the present invention, as well as elements necessary for the operation of the invention:

101 - revestimento de napa101 - nappa coating

102 - sensor de ECG102 - ECG sensor

102.1 - terminal positivo102.1 - positive terminal

102.2 - terminal negativo e terminal de massa102.2 - negative terminal and ground terminal

103 - sensor de EDA103 - EDA sensor

103.1 - terminal positivo103.1 - positive terminal

103.2 - terminal negativo103.2 - negative terminal

104 - sensores de pressão104 - pressure sensors

200 - unidade sensorial200 - sensory unit

201 - terminais de medição201 - measuring terminals

202 - transdução e acondicionamento de sinal202 - signal transduction and conditioning

203 - conversão analógico-digital203 - analog-to-digital conversion

204 - transmissão de sinal204 - signal transmission

205 - unidade computacional205 - computational unit

Descrição detalhada da invençãoDetailed description of the invention

Por unidade computacional entende-se qualquer tipo de equipamento eletrónico adequado ao processamento e apresentação digital de sinais, incluindo o computador fixo, dispositivos eletrónicos portáteis tais como computadores do tipo portátil, telefones móveis, ou dispositivos análogos, mais concretamente, um equipamento que implementa um método, possibilitando a extração e processamento de informação representativa dos sinais provenientes do sensor de ECG, do sensor de EDA e dos sensores de pressão, em tempo real.Computational unit means any type of electronic equipment suitable for the digital processing and presentation of signals, including a fixed computer, portable electronic devices such as portable computers, mobile phones, or similar devices, more specifically, equipment that implements a method, enabling the extraction and processing of representative information from signals coming from the ECG sensor, the EDA sensor and the pressure sensors, in real time.

Por assento entende-se um móvel no qual um utilizador se pode sentar.A seat means a piece of furniture on which a user can sit.

Por napa entende-se o também chamado couro artificial, que é um material utilizado para substituir o couro em estofaria, roupa, calçado e outros usos em que um acabamento do tipo couro seja desejado, mas que o verdadeiro preço do material seja proibitivo em custo ou não indicado.By nappa we mean also called artificial leather, which is a material used to replace leather in upholstery, clothing, footwear and other uses in which a leather-like finish is desired, but the true price of the material is cost prohibitive. or not indicated.

Por base do assento entende-se a parte do assento onde são colocadas as nádegas.The seat base means the part of the seat where the buttocks are placed.

A presente invenção está relacionada com o campo da medição de sinais cardiovasculares, da atividade eletrodérmica e da distribuição de carga e refere-se a um equipamento composto por uma unidade computacional (205) e uma unidade sensorial (200) que se destinam:The present invention is related to the field of measuring cardiovascular signals, electrodermal activity and charge distribution and refers to equipment composed of a computational unit (205) and a sensory unit (200) which are intended:

- à medição de sinais eletrocardiográficos (ECG) e à medição da atividade eletrodérmica (EDA) com recurso respetivamente a um sensor de ECG (102) e a um sensor de- the measurement of electrocardiographic signals (ECG) and the measurement of electrodermal activity (EDA) using, respectively, an ECG sensor (102) and a sensor

EDA (103) que se encontram revestidos por um meio eletricamente condutor sem que seja necessário um meio de aderência ao corpo,EDA (103) which are coated with an electrically conductive medium without the need for a means of adhesion to the body,

- ao registo da distribuição de carga do utilizador ao longo do tempo através do posicionamento de sensores de pressão (104), realizado por intermédio da placa da base do assento, pelo contacto do suporte com a base do assento, ou meios análogos.- recording the distribution of the user's load over time through the positioning of pressure sensors (104), carried out through the seat base plate, through the support's contact with the seat base, or similar means.

Numa forma de realização preferencial, o meio eletricamente condutor é um revestimento de napa (101) eletricamente condutor.In a preferred embodiment, the electrically conductive means is an electrically conductive leatherette coating (101).

Numa forma de realização, o dispositivo foi desenvolvido com o objetivo de se realizarem dois tipos de monitorização, contínua (através de sensores de pressão (104)) e pontual (através do sensor de ECG (102) e do sensor de EDA (103)). Esta monitorização realizada em tempo real provém da análise dos sinais recolhidos pelo sensor de ECG (102), pelo sensor de EDA (103) e pelos sensores de pressão (104) adaptados a uma cadeira de escritório com apoio de braços.In one embodiment, the device was developed with the aim of carrying out two types of monitoring, continuous (through pressure sensors (104)) and punctual (through the ECG sensor (102) and the EDA sensor (103) ). This real-time monitoring comes from the analysis of signals collected by the ECG sensor (102), the EDA sensor (103) and the pressure sensors (104) adapted to an office chair with armrests.

Unidade Sensorial (200)Sensory Unit (200)

A unidade sensorial (200) é baseada em diferentes princípios de funcionamento, nomeadamente, na diferença de potencial elétrico, medida através de diferenças de potencial entre terminais, pelo contacto da pele do utilizador com o dispositivo, e na ação mecânica através do contacto direto entre o utilizador e o dispositivo. A medição através da ação mecânica é feita por sensores de pressão, nomeadamente, células de carga, podendo ser utilizados sensores funcionalizados de forma análoga.The sensory unit (200) is based on different operating principles, namely, on the difference in electrical potential, measured through potential differences between terminals, through the contact of the user's skin with the device, and on mechanical action through direct contact between the user and the device. Measurement through mechanical action is made by pressure sensors, namely load cells, and sensors functionalized in a similar way can be used.

Ά unidade sensorial (200) compreende os seguintes componentes eletrónicos: terminais de medição (201) para interface com o utilizador, transdução e acondicionamento de sinal (202), conversão analógico-digital (203) e transmissão de sinal (204) .The sensory unit (200) comprises the following electronic components: measurement terminals (201) for user interface, signal transduction and conditioning (202), analog-to-digital conversion (203) and signal transmission (204).

A interface com o utilizador é feita através de um ou mais componentes eletrónicos de terminais de medição (201), através dos quais os sinais de ECG e de EDA são adquiridos. Na presente forma de realização existem oito terminais de medição. Dos oito, cinco terminais de medição (201) estão revestidos pelo meio eletricamente condutor, que por sua vez está em contacto direto com o utilizador, nomeadamente com os punhos, pulsos, dedos ou, preferencialmente, com as palmas das mãos, em particular com a eminência tenar.The user interface is made through one or more measuring terminal electronic components (201), through which the ECG and EDA signals are acquired. In the present embodiment there are eight measuring terminals. Of the eight, five measuring terminals (201) are covered by the electrically conductive medium, which in turn is in direct contact with the user, namely with the wrists, wrists, fingers or, preferably, with the palms of the hands, in particular with the thenar eminence.

De um modo mais específico, dos terminais de medição (201) revestidos pelo revestimento de napa (101), três terminais são para o sensor de ECG (102) e dois terminais são para o sensor de EDA (103). Os restantes três terminais são para os sensores de pressão (104).More specifically, of the measuring terminals (201) covered by the nappa coating (101), three terminals are for the ECG sensor (102) and two terminals are for the EDA sensor (103). The remaining three terminals are for the pressure sensors (104).

A componente eletrónica de transdução e acondicionamento de sinal (202) realiza a conversão de sinais físicos detetados através dos terminais de medição (201), a filtragem do sinal adquirido através de um filtro de ruído eletromagnético compatível com a transmissão dos dados através de ligação sem fios e a amplificação do sinal para posterior processamento como um sinal elétrico, produzindo uma representação mais adequada da grandeza captada. A filtragem é do tipo passa-banda, sendo particularmente vantajoso na invenção a utilização de uma banda passante entre 0,5 e 40 Hz, que dispensa o uso do tradicional filtro notch, permitindo assim isolar o ECG de sinais parasitas, causados pelo movimento do corpo, de flutuação na linha de base, sinais musculares, ruído da rede elétrica, etc. A amplificação, com ganho entre 10 e 10000, permite aumentar a definição do sinal recolhido (da ordem dos pV, mV ou V) , tornando os sinais ténues do ECG mais imunes a ruído externo.The electronic signal transduction and conditioning component (202) performs the conversion of physical signals detected through the measurement terminals (201), filtering the acquired signal through an electromagnetic noise filter compatible with data transmission via wireless connection. wires and amplification of the signal for subsequent processing as an electrical signal, producing a more adequate representation of the captured quantity. The filtering is of the band-pass type, with the invention being particularly advantageous in using a pass band between 0.5 and 40 Hz, which eliminates the use of the traditional notch filter, thus allowing the isolation of the ECG from parasitic signals, caused by the movement of the body, baseline fluctuation, muscle signals, electrical network noise, etc. Amplification, with a gain between 10 and 10000, allows the definition of the collected signal to be increased (in the order of pV, mV or V), making weak ECG signals more immune to external noise.

A componente eletrónica de conversão analógico-digital (203) transforma o sinal elétrico obtido a partir da componente eletrónica de transdução e acondicionamento de sinal (202) num sinal digital possível de ser gerido na unidade computacional (205), integra um elemento de quantização e um conversor analógico-digital. O elemento de quantização é um componente que faz o mapeamento da tensão ou corrente elétrica num conjunto de bits, e que no caso da presente invenção está compreendido entre 8 e 64 bits. O conversor analógico-digital é um componente que, em instantes de tempo regulares e pré-estabelecidos, recolhe uma amostra que é depois quantizada. No caso da presente invenção, a frequência com que as amostras de cada sensor são recolhidas (frequência de amostragem) de até 1000 Hz, o que em amostras recolhidas por unidade de tempo, corresponde a 1000 amostras por segundo.The analog-digital conversion electronic component (203) transforms the electrical signal obtained from the signal transduction and conditioning electronic component (202) into a digital signal that can be managed in the computational unit (205), integrates a quantization element and an analog-to-digital converter. The quantization element is a component that maps the voltage or electric current into a set of bits, which in the case of the present invention is between 8 and 64 bits. The analog-to-digital converter is a component that, at regular and pre-established moments of time, collects a sample that is then quantized. In the case of the present invention, the frequency with which samples from each sensor are collected (sampling frequency) is up to 1000 Hz, which in samples collected per unit of time, corresponds to 1000 samples per second.

A componente eletrónica de transmissão de sinal (204) tem como função o envio dos dados filtrados pela componente eletrónica de transdução e acondicionamento de sinal (202) para a unidade computacional (205). Este processo pode ser realizado utilizando:The signal transmission electronic component (204) has the function of sending the data filtered by the signal transduction and conditioning electronic component (202) to the computational unit (205). This process can be carried out using:

- uma ligação com fios, através de ligações, nomeadamente mas não exclusivamente: porta COM/RS232, USB, pistas de um circuito impresso, pinos de GPIO, ligação direta a pinos Rx/Tx de um microcontrolador; ou- a wired connection, through connections, namely but not exclusively: COM/RS232 port, USB, printed circuit tracks, GPIO pins, direct connection to Rx/Tx pins of a microcontroller; or

- uma ligação sem fios recorrendo a protocolos, nomeadamente mas não exclusivamente, como o Bluetooth, WiFi, ZigBee,- a wireless connection using protocols, namely, but not exclusively, such as Bluetooth, WiFi, ZigBee,

ANT, 3G, 4G ou 5G.ANT, 3G, 4G or 5G.

Unidade Computacional (205)Computational Unit (205)

A unidade computacional (205) é um qualquer tipo de equipamento eletrónico adequado ao processamento e apresentação digital de sinais, nomeadamente mas não exclusivamente, computadores fixos, computadores portáteis, tablets ou telefones móveis. A unidade computacional (205) pode ainda ser um eletrocardiógrafo, necessitando neste caso de ter um qualquer equipamento para apresentação da representação gráfica dos sinais adquiridos.The computing unit (205) is any type of electronic equipment suitable for digital signal processing and presentation, namely, but not exclusively, stationary computers, portable computers, tablets or mobile phones. The computational unit (205) can also be an electrocardiograph, in which case it requires any equipment to present the graphical representation of the acquired signals.

A unidade computacional (205) é um dispositivo eletrónico de qualquer tipo, que muda a sua aparência, definições e propriedades, em função da resposta de um método que implementa para deteção e previsão de sintomas de esgotamento, e que utiliza sinais de ECG e EDA, com recurso a elétrodos que não precisam de um meio aderente ao corpo, como por exemplo o gel condutor; e sensores de pressão (104) provenientes da unidade sensorial (200). Estes sinais são processados de modo a fornecer informação relacionada com o feedback biológico obtido, como ritmo cardíaco e sua variação, análise de stress, fadiga, análise do movimento no assento, inércia postural e sua posição, quando sentado. Toda esta informação é posteriormente transmitida ao utilizador.The computational unit (205) is an electronic device of any type, which changes its appearance, settings and properties, depending on the response of a method it implements for detecting and predicting exhaustion symptoms, and which uses ECG and EDA signals. , using electrodes that do not require a medium adherent to the body, such as conductive gel; and pressure sensors (104) from the sensory unit (200). These signals are processed in order to provide information related to the biological feedback obtained, such as heart rate and its variation, stress analysis, fatigue, analysis of movement in the seat, postural inertia and your position when sitting. All this information is subsequently transmitted to the user.

Esta unidade computacional (205) implementa um processo que possibilita a extração de características relativas aos sinais de ECG, EDA e de distribuição de carga provenientes do dispositivo, fornecendo-os de seguida ao utilizador por intermédio de gráficos, relatórios, animações ou notificações. Este processo é realizado preferencialmente de forma continua, isto é, garantindo que a medição da distribuição de carga realizada pelos sensores de pressão (104) acontece de forma ininterrupta durante o tempo de utilização, enquanto a aquisição de sinais ECG e de sinais EDA realizada pelo sensor de EGC (102) e pelo sensor de EDA (103) é efetuada de forma pontual.This computational unit (205) implements a process that makes it possible to extract characteristics relating to ECG, EDA and load distribution signals from the device, then providing them to the user through graphs, reports, animations or notifications. This process is preferably carried out continuously, that is, ensuring that the measurement of the load distribution carried out by the pressure sensors (104) occurs uninterruptedly during the time of use, while the acquisition of ECG signals and EDA signals carried out by the EGC sensor (102) and EDA sensor (103) is carried out punctually.

A unidade computacional (205) integra ainda uma base de dados, de modo a alocar o utilizador num registo de uma população conhecida. A base de dados comunica com um servidor central que armazena essa informação remotamente e permite a associação do utilizador com o dispositivo descrito na presente invenção, assim como guardar a informação recolhida.The computing unit (205) also integrates a database, in order to allocate the user to a registry of a known population. The database communicates with a central server that stores this information remotely and allows the user to associate with the device described in the present invention, as well as saving the collected information.

A componente eletrónica de terminais de medição (201) do dispositivo pode estar integrada na unidade computacional (205), ainda que, em alternativa, possam ser elementos independentes, conetados aos restantes módulos da unidade sensorial (200) através de fios ou cabos com comprimento variável, de modo a possibilitar uma maior flexibilidade na construção da sua forma realização.The electronic component of measuring terminals (201) of the device may be integrated into the computing unit (205), although, alternatively, they may be independent elements, connected to the remaining modules of the sensory unit (200) via wires or cables of length variable, in order to allow greater flexibility in the construction of its embodiment.

Sensores de pressão (104)Pressure sensors (104)

A componente eletrónica de transdução e acondicionamento de sinal (202) faz ainda uso de sensores de pressão (104).The electronic signal transduction and conditioning component (202) also makes use of pressure sensors (104).

Numa forma de realização os sensores de pressão (104) são células de carga em forma de disco.In one embodiment the pressure sensors (104) are disc-shaped load cells.

Cada célula de carga é composta por uma liga de aço e tem uma capacidade de leitura até 200 kg. Cada célula de carga utiliza uma configuração de ponte de Wheatstone de quatro terminais, para se ligar ao componente amplificador de célula. Estes terminais são representados por vermelho, preto, branco, verde e amarelo. Cada cor corresponde à codificação de cores convencional das células de carga: vermelho (VCC), preto (GND), branco (saída), verde (A +, S + ou 0 +), amarelo (malha). 0 terminal amarelo atua como uma entrada opcional que não está conectada ao medidor de tensão, mas é utilizado para aterrar e proteger contra EMI (interferência eletromagnética) externa.Each load cell is made of a steel alloy and has a reading capacity of up to 200 kg. Each load cell uses a four-terminal Wheatstone bridge configuration to connect to the cell amplifier component. These terminals are represented by red, black, white, green and yellow. Each color corresponds to the conventional color coding of load cells: red (VCC), black (GND), white (output), green (A+, S+, or 0+), yellow (mesh). The yellow terminal acts as an optional input that is not connected to the voltage meter, but is used to ground and protect against external EMI (electromagnetic interference).

As células de carga oferecem uma classificação de proteção IP66.The load cells offer an IP66 protection rating.

Estas células de carga são um pouco mais fáceis de montar do que as células de carga em forma de barra, tornando-as mais simples e vantajosas de implementar no equipamento da invenção.These load cells are somewhat easier to assemble than bar-shaped load cells, making them simpler and more advantageous to implement in the equipment of the invention.

Cada célula de carga está ligada à unidade sensorial (200) através de um componente amplificador de célula de carga. O componente amplificador de célula apresenta uma separação da alimentação analógica e digital, um indutor de 3,3 μΗ e um condensador de filtro de 0,1 μΕ para a alimentação digital.Each load cell is connected to the sensor unit (200) via a load cell amplifier component. The cell amplifier component features a separation of analog and digital supplies, a 3.3 μΗ inductor, and a 0.1 μΕ filter capacitor for the digital supply.

A componente de amplificador de célula de carga usa uma interface de dois terminais para comunicação.The load cell amplifier component uses a two-terminal interface for communication.

Transmissão de sinal (204)Signal transmission (204)

A componente eletrónica de transmissão de sinal (204) envia os sinais de ECG, EDA e de distribuição de carga adquiridos para a unidade computacional (205) utilizando várias alternativas. Neste domínio o equipamento da invenção permite utilizar um canal sem fios, recorrendo a protocolos existentes, nomeadamente mas não exclusivamente, como o Bluetooth, WiFi, ZigBee ou ANT.The signal transmission electronics (204) sends the acquired ECG, EDA and charge distribution signals to the computing unit (205) using various alternatives. In this domain, the equipment of the invention allows the use of a wireless channel, using existing protocols, namely, but not exclusively, such as Bluetooth, WiFi, ZigBee or ANT.

Alternativamente, a transmissão pode também ser feita de forma cablada, permitindo que interfaces por cabo mais convencionais possam ser utilizadas, tais como ligação porta COM/RS232, USB, pistas de um circuito impresso, pinos de GPIO, ligação direta a pinos Rx/Tx de um microcontrolador, ou métodos análogos.Alternatively, transmission can also be done in a wired way, allowing more conventional cable interfaces to be used, such as connection to COM/RS232 port, USB, printed circuit tracks, GPIO pins, direct connection to Rx/Tx pins of a microcontroller, or similar methods.

A unidade sensorial (200) e a unidade computacional (205) estão interligadas entre si. Por exemplo, é considerada uma realização preferencial da invenção, uma cadeira do tipo de escritório que integra a unidade sensorial (200) e implementa o processo que transmite para a unidade computacional (205) os parâmetros analisados, possibilitando assim a extração de informação representativa dos sinais de ECG, EDA e distribuição de peso no assento.The sensory unit (200) and the computational unit (205) are interconnected with each other. For example, a preferred embodiment of the invention is considered to be an office-type chair that integrates the sensory unit (200) and implements the process that transmits the analyzed parameters to the computational unit (205), thus enabling the extraction of information representative of the ECG, EDA and seat weight distribution signals.

Por razões associadas à conveniência de aplicação e utilização do dispositivo, são também possíveis aplicações em que a unidade sensorial (200) e a unidade computacional (205) estão separadas entre si, mas em que a componente eletrónica de transmissão de sinal (204) da unidade sensorial (200) garante a comunicação entre ambos. Por exemplo, é considerada uma forma da presente invenção, a combinação de uma cadeira de escritório que integra a unidade sensorial (200) e que transmite os sinais adquiridos de um determinado formato (por fios ou sem fios), para a unidade computacional (205) composta por um circuito funcionalizado por um microcontrolador. Esta informação é posteriormente guardada numa base de dados, podendo ser analisada de forma local ou remota, permitindo a obtenção de diferentes tipos de feedback.For reasons associated with the convenience of application and use of the device, applications are also possible in which the sensory unit (200) and the computational unit (205) are separated from each other, but in which the signal transmission electronic component (204) of the sensory unit (200) guarantees communication between them. For example, a form of the present invention is considered to be the combination of an office chair that integrates the sensory unit (200) and that transmits the acquired signals of a certain format (wired or wirelessly) to the computing unit (205 ) composed of a circuit functionalized by a microcontroller. This information is subsequently stored in a database and can be analyzed locally or remotely, allowing different types of feedback to be obtained.

Concretização preferencial da invençãoPreferred embodiment of the invention

As formas de realização descritas não devem limitar a abrangência da invenção, em particular no que diz respeito à unidade computacional (205), uma vez que esta poderá assumir diferentes formatos, que incluem hardware dedicado e construído especificamente para a implementação do método descrito, mas que também poderá tirar partido de hardware já existente tal como dispositivos eletrónicos portáteis, telemóveis, computadores do tipo tablet, computadores portáteis, computadores de secretária, relógios, ou qualquer outro dispositivo análogo concebido para interação HomemMáquina ou Máquina-Máquina.The described embodiments should not limit the scope of the invention, in particular with regard to the computational unit (205), as this may take different formats, which include dedicated hardware built specifically for the implementation of the described method, but which can also take advantage of existing hardware such as portable electronic devices, cell phones, tablet computers, laptops, desktop computers, watches, or any other similar device designed for Human-Machine or Machine-Machine interaction.

A recolha de sinal pressupõe que o utilizador esteja em contacto com o dispositivo descrito na presente invenção, mais concretamente com o meio eletricamente condutor. Para a medição de sinais de ECG e EDA este contacto é efetuado através de uma napa com propriedades elétricas condutoras, e pela base do assento para análise da posição e inércia do utilizador. A unidade computacional (205) integra um recurso de software para a aquisição, análise e processamento dos sinais da unidade sensorial (200).Signal collection presupposes that the user is in contact with the device described in the present invention, more specifically with the electrically conductive medium. To measure ECG and EDA signals, this contact is made through a skin with electrically conductive properties, and through the base of the seat to analyze the user's position and inertia. The computational unit (205) integrates a software resource for the acquisition, analysis and processing of signals from the sensory unit (200).

A informação recolhida pelo dispositivo tem por base os sinais adquiridos pelo sensor de ECG (102), pelo sensor de EDA (103) e pelos sensores de pressão (104). O ECG mostra a evolução ao longo do tempo da atividade elétrica dos músculos do coração em resposta à despolarização elétrica despoletada periodicamente pelo nódulo sinusoidal. O EDA permite medir a resposta não cognitiva, ou seja, mede a resposta do organismo mediada pela atividade simpática em processos subconscientes. Esta é uma medida difícil de controlar voluntariamente e, por isso, é um marcador muito importante para avaliar a variação da excitação emocional pois permite inferir informações sobre processos psicológicos e fisiológicos.The information collected by the device is based on the signals acquired by the ECG sensor (102), the EDA sensor (103) and the pressure sensors (104). The ECG shows the evolution over time of the electrical activity of the heart muscles in response to the electrical depolarization triggered periodically by the sinusoidal node. EDA makes it possible to measure the non-cognitive response, that is, it measures the organism's response mediated by sympathetic activity in subconscious processes. This is a difficult measure to control voluntarily and, therefore, is a very important marker to evaluate the variation in emotional arousal as it allows inferring information about psychological and physiological processes.

Já os três sensores de pressão (104) são suficientes para estimar a posição do utilizador (se está inclinado para a frente, trás, esquerda, direita e/ou se está numa posição estática), após serem colocados na parte inferior da base do assento, uma vez definido o local específico em que o utilizador se deve sentar. O local onde o utilizador se deve sentar é o centro geométrico do triângulo isósceles, com as dimensões 0,2 x 0,2 m, definido pelos sensores de pressão (104), dispostos um em cada um dos vértices (um em posição centro frontal, um em posição esquerda traseira e um em posição direita traseira).The three pressure sensors (104) are sufficient to estimate the user's position (whether they are leaning forward, backward, left, right and/or in a static position), after being placed at the bottom of the seat base. , once the specific place where the user should sit is defined. The place where the user should sit is the geometric center of the isosceles triangle, with dimensions 0.2 x 0.2 m, defined by the pressure sensors (104), arranged one at each of the vertices (one in the center front position). , one in left rear position and one in right rear position).

A informação recolhida pelos sensores é transmitida pela unidade sensorial (200) para a unidade computacional (205) através de uma comunicação da porta COM do módulo sensorial (200), com a porta COM da unidade computacional (205). Essa informação transmitida é submetida a uma análise e processamento por um software na unidade computacional (205). É nesse software que é efetuada uma filtragem digital complementar à filtragem dos sensores, e a conversão dos sinais adquiridos pelos sensores em características. Na fase de extração de características do sinal, no que diz respeito ao ECG, nomeadamente mas não exclusivamente é extraída a frequência cardíaca, variabilidade de frequência cardíaca, complexos da onda correspondente ao batimento cardíaco (PQRS-T) e picos R. Esta informação é representativa da atividade do coração e particularmente vantajosa, uma vez que permite obter indicadores acerca da dinâmica cardiovascular. Estes podem ser evidências patológicas, ou evidências de stress aumentado e fadiga, contribuindo para a deteção e previsão de sintomas de esgotamento.The information collected by the sensors is transmitted by the sensory unit (200) to the computational unit (205) through communication between the COM port of the sensory module (200) and the COM port of the computational unit (205). This transmitted information is subjected to analysis and processing by software in the computing unit (205). It is in this software that digital filtering is carried out, complementary to the filtering of the sensors, and the signals acquired by the sensors are converted into characteristics. In the signal feature extraction phase, with regard to the ECG, namely but not exclusively, heart rate, heart rate variability, wave complexes corresponding to the heart beat (PQRS-T) and R peaks are extracted. representative of the heart's activity and particularly advantageous, as it allows us to obtain indicators about cardiovascular dynamics. These may be pathological evidence, or evidence of increased stress and fatigue, contributing to the detection and prediction of burnout symptoms.

No caso da informação recolhida pelo EDA, o software permite a extração da dinâmica de sudação. A sudação é um indicador que permite a análise de stress e cansaço do utilizador. Consequentemente permite uma análise mais detalhada do stress aumentado e fadiga, pelo que mais uma vez se apresenta como um método vantajoso, aumentando significativamente a eficácia na deteção e previsão de sintomas de esgotamento.In the case of information collected by EDA, the software allows the extraction of sweating dynamics. Sweating is an indicator that allows the user to analyze stress and fatigue. Consequently, it allows a more detailed analysis of increased stress and fatigue, which is why it once again presents itself as an advantageous method, significantly increasing the effectiveness in detecting and predicting burnout symptoms.

Já os sensores de pressão (104), por intermédio do software, permitem a aquisição e análise da carga e distribuição de carga do utilizador ao longo da utilização do dispositivo descrito na presente invenção. É possível analisar a posição do utilizador em relação ao local indicado como o centro geométrico (local de referência em que o utilizador se senta), através da carga que incide sobre os sensores de pressão (104). Supondo que o utilizador evidencia uma flexão do tronco para a frente, a célula frontal mede uma carga maior do que as células traseiras e o mesmo para as restantes ações que o utilizador executar. No software são consideradas, nomeadamente mas não exclusivamente, a flexão frontal, traseira, ou lateral do utilizador, temporizando posteriormente a duração da última ação. Já a inércia do utilizador pode ser identificada, caso a carga que incide sobre as células se mantenha igual, entre janelas temporais consecutivas, cuja duração é um parâmetro de configuração da aplicação.The pressure sensors (104), through software, allow the acquisition and analysis of the user's load and load distribution throughout the use of the device described in the present invention. It is possible to analyze the user's position in relation to the location indicated as the geometric center (reference place where the user sits), through the load that affects the pressure sensors (104). Assuming that the user flexes the trunk forward, the front cell measures a greater load than the rear cells and the same for the remaining actions that the user performs. The software takes into account, notably but not exclusively, the user's front, back or side bending, subsequently timing the duration of the last action. User inertia can be identified if the load on the cells remains the same between consecutive time windows, the duration of which is an application configuration parameter.

sensor de ECG (102) e o sensor de EDA (103) estão ligados diretamente ao meio eletricamente condutor através dos terminais de medição (201). Para a aquisição dos respetivos sinais, o utilizador deve manter o contacto físico direto com o meio eletricamente condutor, localizado no assento, nomeadamente mas não exclusivamente, nos braços do assento, nas costas do assento ou na base do assento. Também esta aplicação é particularmente vantajosa e inovadora, uma vez que é possível a aquisição de sinais de ECG e EDA sem a utilização de meios intermédios (ex: como géis condutores), que possam interferir no processo e no dia-a-dia do utilizador e permitindo a avaliação dos seus sinais fisiológicos, em contexto laborai e em tempo real.ECG sensor (102) and EDA sensor (103) are connected directly to the electrically conductive medium through the measurement terminals (201). To acquire the respective signals, the user must maintain direct physical contact with the electrically conductive medium, located on the seat, namely, but not exclusively, on the seat arms, the back of the seat or the base of the seat. This application is also particularly advantageous and innovative, as it is possible to acquire ECG and EDA signals without the use of intermediate means (e.g., such as conductive gels), which could interfere with the process and the user's day-to-day life. and allowing the evaluation of their physiological signs, in a work context and in real time.

De notar que o meio eletricamente condutor que reveste o sensor de ECG (102) está separado do meio eletricamente condutor que reveste o sensor de EDA (103).It should be noted that the electrically conductive medium covering the ECG sensor (102) is separate from the electrically conductive medium covering the EDA sensor (103).

A informação é fornecida ao utilizador sob a forma de notificações na unidade computacional (205) e através de uma interface gráfica, na qual é possível observar animações e gráficos, correspondentes aos sinais ECG, EDA e distribuição de carga.The information is provided to the user in the form of notifications in the computing unit (205) and through a graphical interface, in which it is possible to observe animations and graphs, corresponding to the ECG, EDA and load distribution signals.

O software notifica o utilizador caso sejam atingidos um conjunto de critérios, nomeadamente:The software notifies the user if a set of criteria are met, namely:

- permanecer sentado mais de 40 minutos consecutivos, ou 1 hora e 30 minutos acumulada sem se levantar;- remain seated for more than 40 consecutive minutes, or 1 hour and 30 minutes accumulated without getting up;

- permanecer numa posição estática por mais de 5 minutos consecutivos, ou 40 minutos acumulados;- remain in a static position for more than 5 consecutive minutes, or 40 accumulated minutes;

- evidenciar uma flexão do tronco por um período igual ou superior a 7 minutos consecutivos, ou 45 minutos acumulados.- show trunk flexion for a period equal to or greater than 7 consecutive minutes, or 45 accumulated minutes.

Na interface gráfica é possível observar a informação visual dos sinais adquiridos pelo módulo sensorial (200) .In the graphical interface it is possible to observe the visual information of the signals acquired by the sensory module (200).

O resultado produzido pela unidade computacional (205) pode ter múltiplos efeitos técnicos, que incluem, mas não estão limitados à análise de sinais de ECG, EDA e de distribuição de carga, extração de caracteristicas, notificar e feedback visual ao utilizador. 0 resultado produzido permite sensibilizar o utilizador para o seu estado de stress aumentado, fadiga e efeitos de complicações geradas pela sua postura, em contexto laborai e tempo real.The result produced by the computational unit (205) can have multiple technical effects, which include, but are not limited to, analysis of ECG, EDA and load distribution signals, feature extraction, notification and visual feedback to the user. The result produced makes it possible to make the user aware of their state of increased stress, fatigue and the effects of complications generated by their posture, in a work context and in real time.

Para a extração de caracteristicas, a unidade computacional (205) implementa um método para aprendizagem automática (ex: recorrendo a redes neuronais artificiais), podendo também realizar a mesma função com base na segmentação de um ou mais sinais recolhidos. As caracteristicas podem ser extraídas de forma individual para cada utilizador, mas também para grupos de utilizadores, e incluem latências, amplitudes, densidade espectral de potência e outras. Podem ainda ser obtidas as formas de onda de cada sinal (ex: a morfologia da sequência P-QRS-T no ECG), sendo as amplitudes dos pontos obtidos para estas ondas consideradas como a informação representativa.To extract features, the computational unit (205) implements a method for automatic learning (e.g. using artificial neural networks), and can also perform the same function based on the segmentation of one or more collected signals. Characteristics can be extracted individually for each user, but also for groups of users, and include latencies, amplitudes, power spectral density and others. The waveforms of each signal can also be obtained (e.g. the morphology of the P-QRS-T sequence on the ECG), with the amplitudes of the points obtained for these waves considered as representative information.

A deteção e previsão de sintomas de esgotamento poderá ser feita através de uma etapa de classificação automática das características e informação representativa extraídas dos sinais. Para o efeito são utilizadas primariamente Redes Neuronais Artificiais, mas alternativamente podem ser utilizados outros métodos, nomeadamente mas não exclusivamente, vizinho mais próximo (k-NN) tendo a distância Euclideana ou de cosseno como medida de semelhança entre características, ou máquinas de suporte vectorial (SVM).The detection and prediction of exhaustion symptoms can be done through an automatic classification step of the characteristics and representative information extracted from the signals. For this purpose, Artificial Neural Networks are primarily used, but alternatively other methods can be used, namely, but not exclusively, nearest neighbor (k-NN) with the Euclidean or cosine distance as a measure of similarity between features, or support vector machines (SVM).

O dispositivo está concebido para contexto laborai, mas pode ser utilizado noutro tipo de contextos, nomeadamente: em casa, ou qualquer tipo de contexto, em que seja conveniente ao utilizador, observar e avaliar o seu estado de stress aumentado, fadiga e complicações geradas pela sua postura, sem que esta presente invenção interfira com o seu quotidiano.The device is designed for work context, but can be used in other types of contexts, namely: at home, or any type of context, in which it is convenient for the user, to observe and evaluate their state of increased stress, fatigue and complications generated by your posture, without this present invention interfering with your daily life.

Formas de realizaçãoForms of embodiment

Numa forma de realização preferencial da presente invenção, o assento é uma cadeira de escritório padrão, isto é, uma cadeira com uma base do assento almofadado, elevador para ajuste de altura e apoios de braços.In a preferred embodiment of the present invention, the seat is a standard office chair, that is, a chair with a padded seat base, riser for height adjustment and armrests.

módulo sensorial (200) é integrado diretamente na cadeira com a seguinte disposição: sensor de ECG (102) e sensor de EDA (103) dispostos na parte distai nos apoios de braços e os sensores de pressão (104), dispostas num triângulo isósceles (um em posição centro frontal, um em posição esquerda traseira e um em posição direita traseira), com as dimensões de 0,2 x 0,2 m.sensory module (200) is integrated directly into the chair with the following arrangement: ECG sensor (102) and EDA sensor (103) arranged in the distal part of the armrests and pressure sensors (104), arranged in an isosceles triangle ( one in a central front position, one in a left rear position and one in a right rear position), with dimensions of 0.2 x 0.2 m.

No caso do sensor de ECG (102), o terminal negativo e o terminal de massa (102.2) estão ligados em conjunto ao revestimento de napa (101) que reveste a porção distai de um dos apoios de braços da cadeira, enquanto o terminal positivo (102.1) está ligado ao revestimento de napa (101) que reveste a porção distai do outro apoio de braços.In the case of the ECG sensor (102), the negative terminal and the ground terminal (102.2) are connected together to the leather covering (101) that covers the distal portion of one of the armrests of the chair, while the positive terminal (102.1) is connected to the nappa covering (101) that covers the distal portion of the other armrest.

Os terminais do sensor de EDA (103) estão também ligados ao revestimento de napa (101) eletricamente condutor que reveste as porções distais do apoio de braços. 0 terminal negativo (103.2) está ligado a uma porção distinta revestimento de napa (101) do terminal positivo (103.1), embora no mesmo apoio de braços.The EDA sensor terminals (103) are also connected to the electrically conductive leatherette covering (101) covering the distal portions of the armrest. The negative terminal (103.2) is connected to a different nappa covering portion (101) from the positive terminal (103.1), although on the same armrest.

De ressalvar que o revestimento de napa (101) do sensor deIt should be noted that the leatherette covering (101) of the sensor

ECG (102) está separado do revestimento de napa (101) do sensor de EDA (103).ECG (102) is separated from the leatherette covering (101) of the EDA sensor (103).

Os sensores de pressão (104) estão dispostos sob a forma de um triângulo, por baixo da placa superior da base do assento e que apoia na placa inferior da base do assento.The pressure sensors (104) are arranged in the form of a triangle, below the upper plate of the seat base and resting on the lower plate of the seat base.

Numa segunda forma de realização da presente invenção, o assento é uma cadeira sem apoio de braços. O módulo sensorial (200) é integrado diretamente na cadeira com a seguinte disposição: sensor de ECG (102) e sensor de EDA (103) dispostos na parte lateral da base do assento e os sensores de pressão (104) dispostos sob a forma de um triângulo isósceles (uma em posição centro frontal, uma em posição esquerda traseira e uma em posição direita traseira), por baixo da base do assento.In a second embodiment of the present invention, the seat is a chair without armrests. The sensory module (200) is integrated directly into the chair with the following arrangement: ECG sensor (102) and EDA sensor (103) arranged on the side of the seat base and the pressure sensors (104) arranged in the form of a an isosceles triangle (one in the front center position, one in the rear left position and one in the rear right position), below the base of the seat.

No caso do sensor de ECG (102), o terminal negativo e o terminal de massa (102.2) são ligados em conjunto ao revestimento de napa (101) eletricamente condutor que reveste uma porção lateral da base do assento, enquanto o terminal positivo (102.1) está ligado ao revestimento de napa (101) eletricamente condutor que reveste a outra porção lateral da base do assento.In the case of the ECG sensor (102), the negative terminal and the ground terminal (102.2) are connected together to the electrically conductive nappa covering (101) that covers a side portion of the seat base, while the positive terminal (102.1 ) is connected to the electrically conductive nappa leather covering (101) that covers the other lateral portion of the seat base.

Os terminais do sensor de EDA (103) estão também ligados ao revestimento de napa (101) eletricamente condutor que reveste as porções laterais da base do assento. 0 terminal negativo (103.2) está ligado a uma porção do revestimento napa (101) distinta do terminal positivo (103.1), embora na mesma zona lateral que o outro.The EDA sensor terminals (103) are also connected to the electrically conductive leatherette covering (101) covering the side portions of the seat base. The negative terminal (103.2) is connected to a portion of the leather covering (101) distinct from the positive terminal (103.1), although in the same lateral area as the other.

De ressalvar que o revestimento de napa (101) que reveste o sensor de ECG (102) está separado do revestimento de napa (101) que reveste o sensor de EDA (103).It should be noted that the leatherette covering (101) covering the ECG sensor (102) is separate from the leatherette covering (101) covering the EDA sensor (103).

Referências BibliográficasBibliographic references

[1] OMS, Stress profissional https://www.sns.gov.pt/ noticias/2019/05/28/stress-profissional/. Acedido: 2020-07-10.[1] WHO, Professional stress https://www.sns.gov.pt/noticias/2019/05/28/stress-profissional/. Accessed: 2020-07-10.

[2] OMS, Proteger a saúde dos colaboradores www.who.int/news-room/factsheets/detail/protectingworkers'-health. Acedido: 2020-07-10.[2] WHO, Protecting workers' health www.who.int/news-room/factsheets/detail/protectingworkers'-health. Accessed: 2020-07-10.

[3] CDC, Related musculoskeletal disorders ergonomics www.cdc.gov/workplacehealthpromotion/health-strategies /musculoskeletal-disorders/index.html. Acedido: 202007-10.[3] CDC, Related musculoskeletal disorders ergonomics www.cdc.gov/workplacehealthpromotion/health-strategies/musculoskeletal-disorders/index.html. Accessed: 202007-10.

[4] Η. P. da Silva, C. Carreiras, A. Lourenço, A. Fred, R. C. das Neves, and R. Ferreira, Off-the-person electrocardiography: performance assessment and clinicai correlation, Health Technol. (Berl)., vol. 4, no. 4, pp. 309-318, 2015.[4] Η. P. da Silva, C. Carreiras, A. Lourenço, A. Fred, R. C. das Neves, and R. Ferreira, Off-the-person electrocardiography: performance assessment and clinical correlation, Health Technol. (Berl)., vol. 4, no. 4, pp. 309-318, 2015.

[5] A. Lourenço; Η. P. Silva, Η.; A. Fred, Unveiling the Biometric Potential of Finger-Based ECG Signals. Computational Intelligence and Neuroscience, Vol. 2011. 2011.[5] A. Lourenço; Η. P. Silva, Η.; A. Fred, Unveiling the Biometric Potential of Finger-Based ECG Signals. Computational Intelligence and Neuroscience, Vol. 2011. 2011.

[6] J. Lee and J.-W. Koo, Occupational diseases among Office workers and prevention strategies, Journal of the Ergonomics Society of Korea, vol. 34, pp. 125-134, 2015.[6] J. Lee and J.-W. Koo, Occupational diseases among office workers and prevention strategies, Journal of the Ergonomics Society of Korea, vol. 34, pp. 125-134, 2015.

[7] D. Harrison, S. Harrison, A. Croft, D. Harrison, and S. Troyanovich, Sitting biomechanics part I: Review of the literature, Journal of manipulative and physiological therapeutics, vol. 22, pp. 594-609, 1999.[7] D. Harrison, S. Harrison, A. Croft, D. Harrison, and S. Troyanovich, Sitting biomechanics part I: Review of the literature, Journal of manipulative and physiological therapeutics, vol. 22, pp. 594-609, 1999.

[8] I. Kamp, U. Kilincsoy, and P. Vink, Chosen postures during specific sitting activities, Ergonomics, vol. 54, pp. 1029-42, 2011.[8] I. Kamp, U. Kilincsoy, and P. Vink, Chosen postures during specific sitting activities, Ergonomics, vol. 54, pp. 1029-42, 2011.

[9] N. Pattyn, J. V. Cutsem, E. Dessy, and O. Mairesse, Bridging exercise Science, cognitive psychology, and medicai practice: Is cognitive fatigue a remake of the emperor's new clothe? Frontiers in Psychology, vol. 9, p. 1246, 2018.[9] N. Pattyn, J. V. Cutsem, E. Dessy, and O. Mairesse, Bridging exercise science, cognitive psychology, and medical practice: Is cognitive fatigue a remake of the emperor's new cloth? Frontiers in Psychology, vol. 9, p. 1246, 2018.

[10] R. M. Enoka and J. Duchateau, Translating fatigue to human performance, Medicine Science in Sports Exercise, vol. 48, no. 11, pp. 2228-2238, 2016.[10] R. M. Enoka and J. Duchateau, Translating fatigue to human performance, Medicine Science in Sports Exercise, vol. 48, no. 11, pp. 2228-2238, 2016.

[11] A. M. Santos and J. J. de Castro, Stress, Análise Psicológica, vol. 16, no. 4, pp. 675-690, 1998.[11] A. M. Santos and J. J. de Castro, Stress, Psychological Analysis, vol. 16, no. 4, pp. 675-690, 1998.

[12] P. J. Rosa, F. Esteves, and P. Arriaga, Beyond traditional clinicai measurements for screening fears and phobias, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 64, no. 12, pp. 3396-3404, 2015.[12] P. J. Rosa, F. Esteves, and P. Arriaga, Beyond traditional clinical measurements for screening fears and phobias, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 64, no. 12, pp. 3396-3404, 2015.

[13] S. F. Pires, Resposta eletrodérmica ao tecnostresse: um estudo coma visualização de imagens da lusophone technostress image database (LTID), Master's thesis, Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias, 2018.[13] S. F. Pires, Electrodermal response to technostress: a study with visualization of images from the Lusophone technostress image database (LTID), Master's thesis, Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias, 2018.

[14] M. Juruena, A. Cleare, and C. Pariante, The hypothalamic pituitaryadrenal axis, glucocorticoid receptor function and relevance to depression, Revista brasileira de psiquiatria, vol. 26, pp. 189201, 10 2004.[14] M. Juruena, A. Cleare, and C. Pariante, The hypothalamic pituitaryadrenal axis, glucocorticoid receptor function and relevance to depression, Revista Brasileira de Psiquiatria, vol. 26, pp. 189201, 10 2004.

[15] S. D. Kreibig, Autonomic nervous system activity in emotion: a review, Biological Psychology, vol. 84, no. 3, pp. 394-421, 2010.[15] S. D. Kreibig, Autonomic nervous system activity in emotion: a review, Biological Psychology, vol. 84, no. 3, pp. 394-421, 2010.

[16] D. R. Davies, G. Matthews, R. B. Stammers, and S. J. Westerman, Human Performance: Cognition, Stress and Individual Differences, vol. 9 Ergonomics in Design, 2001.[16] D. R. Davies, G. Matthews, R. B. Stammers, and S. J. Westerman, Human Performance: Cognition, Stress and Individual Differences, vol. 9 Ergonomics in Design, 2001.

[17] Donald, I. Taylor, P. Johnson, S. Cooper, C. Cartwright, S. Robertson, and Susannah, Work environments, stress, and productivity: Anexamination using asset, International Journal of Stress Management, vol. 12, no. 4, p. 409-423, 2005.[17] Donald, I. Taylor, P. Johnson, S. Cooper, C. Cartwright, S. Robertson, and Susannah, Work environments, stress, and productivity: Anexamination using assets, International Journal of Stress Management, vol. 12, no. 4, p. 409-423, 2005.

[18] D. Harrison, S. Harrison, A. Croft, D. Harrison, and S. Troyanovich, Sitting biomechanics part I: Review of the literature, Journal of manipulative and physiological therapeutics, vol. 22, pp. 594-609, 1999.[18] D. Harrison, S. Harrison, A. Croft, D. Harrison, and S. Troyanovich, Sitting biomechanics part I: Review of the literature, Journal of manipulative and physiological therapeutics, vol. 22, pp. 594-609, 1999.

[19] L. Maria, P. Braccialli, and R. Vilarta, Aspectos a serem considerados na elaboração de programas de prevenção e orientação de problemas posturais, Rev Paul Educ Física, vol. 14, pp. 159-171, 2000.[19] L. Maria, P. Braccialli, and R. Vilarta, Aspects to be considered when developing prevention and guidance programs for postural problems, Rev Paul Educ Physics, vol. 14, pp. 159-171, 2000.

[20] J. Pynt, Higgs, and M. Mackey, Seeking the optimal posture of theseated lumbar spine, Physiotherapy Theory and Practice, vol. 17, p. 5, 2001.[20] J. Pynt, Higgs, and M. Mackey, Seeking the optimal posture of injured lumbar spine, Physiotherapy Theory and Practice, vol. 17, p. 5, 2001.

[21] T. Fu and A. Macleod, Intellichair: An approach for activity detection and prediction via posture analysis, Proceedings - 2014 International Conference on Intelligent Environments, IE 2014, pp. 211-213, 2014 .[21] T. Fu and A. Macleod, Intellichair: An approach for activity detection and prediction via posture analysis, Proceedings - 2014 International Conference on Intelligent Environments, IE 2014, pp. 211-213, 2014.

[22] SparkFun, Sensor FSR https://www.sparkfun.com /products/9376. Acedido: 2020-07-12.[22] SparkFun, FSR Sensor https://www.sparkfun.com/products/9376. Accessed: 2020-07-12.

[23] M. Huang, I. Gibson, and R. Yang, Smart chair for monitoring of sitting behavior, KnE Engineering, vol. 2, p. 274, 2017.[23] M. Huang, I. Gibson, and R. Yang, Smart chair for monitoring of sitting behavior, KnE Engineering, vol. 2, p. 274, 2017.

Claims (7)

REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo para deteção e previsão de sintomas de esgotamento, constituído por uma unidade computacional (205) e uma unidade sensorial (200) que compreende terminais de medição (201), transdução e acondicionamento de sinal (202), conversão analógicodigital (203) e transmissão de sinal (204), sensores de medição de sinais eletrocardiográficos (ECG) , sensores de medição da atividade eletrodérmica (EDA) e sensores de medição de distribuição de carga, caracterizado por o equipamento estar localizado numa cadeira e por a deteção e previsão de sintomas de esgotamento ser efetuada através da realização de dois tipos de monitorização:1. Device for detecting and predicting exhaustion symptoms, consisting of a computational unit (205) and a sensory unit (200) comprising measurement terminals (201), signal transduction and conditioning (202), analog-to-digital conversion (203) and signal transmission (204), electrocardiographic (ECG) signal measurement sensors, electrodermal activity (EDA) measurement sensors and charge distribution measurement sensors, characterized in that the equipment is located on a chair and that the detection and prediction of burnout symptoms can be carried out by carrying out two types of monitoring: - contínua, pela medição de distribuição de carga do utilizador com recurso a sensores de pressão (104) colocadas na parte inferior da base do assento da cadeira;- continuous, by measuring the user's load distribution using pressure sensors (104) placed in the lower part of the seat base of the chair; - pontual, pela aquisição de sinais eletrocardiográficos (ECG) e da atividade eletrodérmica (EDA), realizada respetivamente, através de sensor de ECG (102) e de sensor de EDA (103), localizados nos braços da cadeira ou na base da cadeira e revestidos por um meio eletricamente condutor, por contacto direto do utilizador.- punctual, by acquiring electrocardiographic (ECG) and electrodermal activity (EDA) signals, carried out respectively, using an ECG sensor (102) and an EDA sensor (103), located on the arms of the chair or on the base of the chair and coated with an electrically conductive medium, through direct user contact. 2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por os sensores de medição de sinais eletrocardiográficos (ECG) e os sensores de medição da atividade eletrodérmica (EDA) estarem revestidos por um revestimento de napa (101) eletricamente condutor, e por a aquisição de sinais ECG e de sinais EDA ser realizada por contacto direto do utilizador com o revestimento de napa (101) eletricamente condutor para detetar e prever sintomas de esgotamento, sendo o diagnostico apoiado pelos dados dos sensores.2. Device according to claim 1, characterized in that the sensors for measuring electrocardiographic (ECG) signals and the sensors for measuring electrodermal activity (EDA) are covered by an electrically conductive nappa coating (101), and for the acquisition of ECG signals and EDA signals are carried out by the user's direct contact with the electrically conductive leatherette covering (101) to detect and predict exhaustion symptoms, with the diagnosis supported by sensor data. 3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os sensores de pressão (104) serem células de carga.3. Device according to claim 1, characterized in that the pressure sensors (104) are load cells. 4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os sensores de pressão (104) serem sensores funcionalizados.4. Device according to claim 1, characterized in that the pressure sensors (104) are functionalized sensors. 5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o meio eletricamente condutor que reveste o sensor de ECG (102) estar separado do meio eletricamente condutor que reveste o sensor de EDA (103).5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrically conductive means covering the ECG sensor (102) is separate from the electrically conductive means covering the EDA sensor (103). 6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por os dados adquiridos pelos terminais de medição (201) serem convertidos, filtrados e amplificados pela componente eletrónica de transdução e acondicionamento de sinal (202).6. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the data acquired by the measurement terminals (201) are converted, filtered and amplified by the signal transduction and conditioning electronic component (202). 7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por o sinal elétrico obtido a partir da componente eletrónica de transdução e acondicionamento de sinal (202) ser convertido num sinal digital pela componente eletrónica de conversão analógico-digital (203).7. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrical signal obtained from the signal transduction and conditioning electronic component (202) is converted into a digital signal by the analog-to-digital conversion electronic component (203).
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