Elara

Seeing beyond vision

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Inspiration

Apesar de formações relacionadas com engenharia e ciências biomédicas, a nossa equipa é composta por estudantes em neurociências altamente motivados: por um lado, em perceber como é que o cérebro funciona, através de técnicas de neuroimagem, e por outro, em inovação e aplicabilidade do conteúdo científico na perspetiva de otimizar o quotidiano da sociedade. No decorrer do nosso curso, tivemos contacto, por diversas vezes, com a epilepsia, a quarta condição neurológica mais comum mundialmente, que afeta gravemente as aproximadamente 70 milhões de pessoas diagnosticadas. Este contacto, aumentou a nossa consciencialização sobre a má qualidade de vida, resultante da fraca resposta aos tratamentos e das múltiplas crises, muitas vezes inesperadas. Ao mesmo tempo, o nosso conhecimento sobre eletroencefalografia (EEG; um dos principais métodos utilizados tanto no diagnóstico como no acompanhamento da progressão da patologia) e em biosinais levou-nos a reconhecer a oportunidade que existe em utilizar múltiplos sensores (por exemplo, sensores de eye tracking, ET) que, quando se complementam, podem impactar positivamente a qualidade de vida destas pessoas e otimizar rotinas clínicas. Assim, com esta motivação, surgiu a necessidade de criar o Elara - seeing beyond vision - um sistema composto por um dispositivo médico, que combina tanto a tecnologia do EEG como a de ET, nuns óculos inteligentes, e algoritmos de aprendizagem automática, incorporados numa aplicação digital. Este sistema responde ao problema de forma personalizada, confortável e economicamente viável, ao monitorizar a patologia continua e remotamente.

What it does

O Elara, através dos óculos, recolhe e grava tanto a atividade elétrica do cérebro como diferentes características dos movimentos oculares. Isto é possível pela presença de 4 sensores ativos de EEG, localizados em cada uma das hastes, e uma câmara e um sensor de infravermelho, localizados nas lentes. A localização de todos os sensores foi pensada de forma a ser sensível a ambos os sinais: elétrodos de EEG na junção tempero frontal de cada lado, zonas com focos epilépticos recorrentes, e câmaras e infravermelhos localizados medialmente, apontados para ambos os olhos. Por outro lado, a aplicação digital permitirá visualizar, em tempo real, estes dados e, no futuro, enviar alertas sobre padrões anormais de atividade (através de algoritmos treinados), armazenar o historial clinico, conectar o médico e os entes mais próximos e controlar algumas funcionalidades dos óculos (por exemplo, induzir vibrações sempre que identificados estados anómalos).

How we built it

Para já, o protótipo irá ser construído com uma base num Arduino Due. Tanto os sensores de EEG, fixados nas hastes dos óculos, como a câmara, fixada nas lentes, serão ligados por cabos a módulos responsáveis pelo processamento do sinal do EEG e vídeo/imagem da câmara, presentes no Arduino. Estes módulos, por si só, já permitem visualizar os dados em tempo real por terem um ecrã acoplado. Esta será a montagem base que iremos desenvolver. Mediante oportunidade poderemos testar outras tecnologias como Raspberry Pi, um microprocessador que poderá ser vantajoso por ter mais RAM e CPU. Posteriormente, os dados do Arduino serão enviados para o smartphone via bluetooth, podendo ser apresentados na app. Estes dados serão armazenados, sempre que haja crises ou outras complicações, ou assim que desejado, na cloud.

Challenges we ran into

Um dos principais desafios será incorporar todas as componentes de forma eficiente, compacta e simples. A acrescentar, teremos de perceber corretamente a melhor forma de apresentar os dados na aplicação digital. Contudo, e depois de um estudo aprofundado, estamos motivados e esperançosos na aplicabilidade da nossa ideia.

What's next for Elara

Futuramente, perspectivamos o nosso sistema como algo vantajoso a ser utilizado noutras condições clínicas (como a depressão) ou por qualquer outra pessoa (por exemplo, importante para diminuir acidentes rodoviários ao identificar de forma precisa estados de sonolência - com a deteção de frequências da atividade elétrica do cérebro mais baixas e o fechamento dos olhos). Adicionalmente, pode também ser utilizado para consultoria em neuromarketing.

Objetivos do desenvolvimento sustentável

O nosso projeto enquadra-se nos objetivos 3, de vida saudável, por promover a otimização de rotinas clinicas em epilepsia, e 10, reduzir desigualdades, por intender melhorar a qualidade de vida destes doentes.

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