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EXPERIENCIAS EN TECNOLOGÍA PORTABLE PARA COMUNICACIÓN Y 
MONITOREO PERSONAL DE BAJO COSTO 
 
Ana S. Silva
1,2
, Oscar E. Casanova
3
, Andreina Zambrano
1
, Carla M. Borges
2
, Antonio J. Salazar
1,2
 
 
1
 INESC TEC - Technology and Science (formerly INESC Porto) 
2
 Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto 
3
Universidad Nacional Experimental del Táchira 
e-mail: antonio.j.salazar@inescporto.pt 
 
 
RESUMEN 
 
Hasta recientemente, la mayoría de las investigaciones que involucran sistemas de captura y análisis de señales fisiológicas 
y biométricas, o lo sistemas interpersonales de comunicación para personas con discapacidades, han estado limitados a 
laboratorios u otros ambientes controlados, o están fuera del presupuesto de muchos de individuos. Soluciones tecnológicas 
portables de bajo costo introducen un refinamiento a la captura de señales personales y afines, permitiendo estrategias de 
largos periodos de monitoreo e introduciendo alternativas costeables. Sensores, integración textil, baterías recargables de 
bajo perfil, entre otros elementos, son directamente responsables por los avances en esta área; eso dicho, a pesar de los 
progresos todavía existen un número de obstáculos por sobrepasar para conseguir verdaderas soluciones portables de bajo 
costo. Este artículo presenta un conjunto de soluciones electrónicas de bajo costo desarrolladas por los autores, con 
componentes de alta accesibilidad para fines variados como comunicación interpersonal, deportes, rehabilitación, y análisis 
médico. 
Palabras claves: wearable, personal monitoring, inertial sensors, textile sensors. 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Los avances tecnológicos de los países en desarrollo en 
América Latina y el Caribe, se han basado 
fundamentalmente en la incorporación de tecnologías 
elaboradas en países desarrollados. En ocasiones esta 
incorporación es incompleta por faltar la adecuación de la 
tecnología a dichos países, tanto de forma organizativa, 
cultural, social y económica. Por otro lado, son comunes 
las donaciones de equipos que no corresponden a las 
necesidades o para las que no existe infraestructura o 
personal calificado para su manejo o mantenimiento. Es 
por estas razones que el desarrollo de soluciones portables 
de bajo costo, fáciles de adaptar y mantener, representan un 
una opción práctica y realista para el desarrollo sostenido 
de métodos y productos accesibles. 
Uno de los principales intereses de la tecnología portátil 
se origina en la necesidad de monitorear y/o acompañar los 
individuos durante períodos prolongados de tiempo fuera 
de ambientes controlados [1-2]. Recientemente, nuevos 
enfoques en el análisis biomecánico se han vuelto 
populares y presentan resultados prometedores en áreas de 
salud, deporte y hasta entretenimiento. El uso de sensores 
mecánico-eléctricos inerciales, sensores de presión y 
sensores ópticos, en conjunto con avanzados algoritmos 
(e.g., filtros de Kalman) están incrementando el alcance del 
análisis del comportamiento humano, rompiendo 
paradigmas tradicionales asociados con análisis estáticos 
enfocados en visitas programadas. El desarrollo de e-textil, 
donde la tecnología se encuentra integrada directamente en 
la prenda de vestir, presenta una opción apropiada para 
extender el monitoreo de las actividades de una persona 
(como su respuestas fisiológicas) de manera constante e 
indefinida. 
 
PANEL DE COMUNICACIÓN PARA SORDO-
CIEGOS 
 
Los métodos utilizados por los sordo-ciegos dependen 
de la forma en que éstos aprenden a comunicarse a través 
del tacto, por lo tanto, no existe un sistema de aprendizaje 
estándar. Aunque hoy en día se consiguen un número de 
opciones en mecanismos asistivos de comunicación para 
sordo-ciegos, sus costos, generalmente, los hacen 
inaccesibles. El Centro de Tecnología Asistiva (CETA) de 
la Universidad Simon Bolívar diseño e implemento una 
solución alternativa a través de un dispositivo modular 
asistivo capaz de transmitir información mediante el uso de 
elementos electrónicos de bajo costo [3]. El prototipo 
utilizó un microcontrolador PIC 18F4620, una pantalla 
LCD (para visualización del mensaje que se quiere 
transmitir al individuo sordo-ciego), un teclado PS/2 
adaptado superficialmente a Braille, un lector Braille 
construido con elementos de bajos costos, batería 
recargable y otros elementos electrónicos para control 
(como se observa en la Figura 1). El lector Braille utilizó 
solenoides para traducir a forma táctil el mensaje 
introducido a través del teclado. Se contó con un arreglo de 
seis puntos dispuestos a la medida del dedo índice 
orientados a través de guías. El prototipo funcionó 
exitosamente, aunque el consumo de potencia y gran 
irradiación de calor descartan esta primera estrategia como 
una solución a gran escala. Aun con los obstáculos 
descritos el prototipo resulto una solución de bajo costo 
aceptable, sobre todo cuando comparado con los costos de 
sus equivalentes comerciales (cientos de veces más 
costoso) y el peso de algunas soluciones mecánicas. Los 
resultados obtenidos en las pruebas con individuos ciegos y 
sordo-ciegos del equipo fueron satisfactorios, gracias a la 
flexibilidad del diseño modular del dispositivo. 
 
 
Figura 1. Esquema de sistema de comunicación para 
sordo-ciegos. 
 
Las sugerencias de los individuos que probaron el 
prototipo fueron consideradas y serán implementadas en 
futuras versiones. La Fundación Mevorah Florentin 
proporcionó el aval de este dispositivo en el uso de 
personas con discapacidad visual, como se observa en la 
Figura 2. 
 
 
Figura 2. Personas sordo-ciegas utilizando el 
dispositivo. 
 
WIMU – WEARABLE INERTIAL MONITORING 
UNIT 
 
El WIMU (por sus siglas en inglés) [4-5] fue diseñado 
para el proyecto BIOSWIM (PTDC/EEA-ELC/70803/200). 
El objetivo fue el desarrollo de un dispositivo portable 
basado en MEMS (sistema-micro-eléctrico-mecánico, por 
sus siglas en inglés) para la adquisición de parámetros 
inerciales durante nado. La unidad, que se observa en la 
Figura 3, contiene un acelerómetro tri-ejes y un giroscopio 
bi-ejes, pesando 50 gramos (sin baterías), midiendo 
57x90.5x24 mm, y costando menos de 100 Euros. Pruebas 
de campo dentro y fuera de la piscina proporcionaron 
resultados prometedores, que contribuyeron a 
modificaciones en el diseño, reforzado con las opiniones de 
los atletas y entrenadores. El WIMU será parte de un 
sistema de nado integrado en el traje de baño con sensores 
electromiográficos textiles e unidad de análisis químico. 
 
 
Figura 3. (a) vista superior (b) WIMU posicionado 
sobre la atleta. 
 
Durante las pruebas experimentales, el WIMU fue 
localizado en la zona dorsal del plano coronal, en la región 
vertebral por la sección escapular inferior, como se observa 
en la Figura 3 (b). La nadadora completó un número de 
piscinas utilizando estilos variados, y para todos los estilos, 
la piscina se completaba con una vuelta en eje vertical, 
evitando la voltereta tradicional. Aun cuando los datos 
adquiridos durante el estilo libre no requieren de estrategias 
de compensación; los estilos de mariposa y pecho si 
presentan brechas. Algunos de los datos adquiridos 
aproximadamente a 10Hz pueden ser observados en la 
Figura 4. 
 
 
Figura 4. Señales de dos piscinas en estilo libre. 
 
W2M2 – WEARABLE WIRELESS MONITORING 
MODULE 
 
Un simple sistema de monitoreo inercial fue diseñado e 
implementado, por solicitud de fisioterapeutas enfocados 
en el desarrollo de terapias alternativas de rehabilitación 
para el hogar. Pensado para individuos que sufrieron 
accidentes cardiovascular; el W2M2 (por sus siglas en 
inglés), que se observa en la Figura 5, es un sistema 
modular compuesto por una unidad de control y 
transmisión inalámbrica, conectada por protocolo I2C 
(inter-integrated circuit) a módulos con acelerómetros, 
giroscopios, magnetómetros. Elcomponente principal, el 
Arduino FIO, es accesible a bajo costo y con curva de 
aprendizaje reducida, el cual se combina con componentes 
XBee para una conexión inalámbrica con sistemas remotos. 
 
 
Figura 5. Izq.: Vista modular del W2M2. Der.: modulo 
de acelerómetro sobre paciente. 
 
El posicionamiento de los módulos del W2M2, basados en 
el acelerómetro ADXL345, fue parte del estudio inicial [6] 
sobre movimientos compensatorios, el cual se realizó en 
colaboración con un grupo de fisioterapeutas profesionales, 
con la intención de establecer la bases para escalas 
cuantitativas para monitoreo de progreso. Los procesos 
metodológicos fueron presentados y aprobados por el 
comité ético de la Escuela Superior de Tecnología de Salud 
de Porto (ESTSP). Los datos capturados, aproximadamente 
a 100 Hz, fueron procesados con estrategias de 
convolución, mientras que métodos de diferenciación de 
ventana fueron aplicadas para determinación automática 
del comienzo y final del movimiento. Adicionalmente, 
funciones pseudo-envolventes fueron generadas a través de 
métodos de ventana móvil de desviación estándar, para 
establecer referencias de estabilidad. Un ejemplo de tres 
repeticiones de la misma actividad funcional (alcanza, 
presiona, retorna) de dos individuos puede ser observada en 
la Figura 6, demostrando la divergencia en la repetitividad 
y patrones de acelerometría percibida, como también su 
prometiente uso en diagnostico de patologías a través de 
extrapolación de características cuantitativas. 
 
PROLIMB – RED DE ÁREA CORPORAL PARA 
ADQUISICIÓN DE DATOS DEL SISTEMA 
LOCOMOTOR 
 
El proyecto PROLIMB busca el desarrollo de un 
sistema portátil para análisis de marcha mediante la 
adquisición de señales del sistema locomotor por extensos 
periodos de tiempo, en condiciones rutinarias del paciente, 
sin ocasionar incomodidad u obstaculizar los movimientos 
de este. El sistema consiste en una red de área corporal 
(BSN, por sus siglas en inglés), constituida por 4 nodos 
localizados en la parte baja del cuerpo, específicamente dos 
en el muslo y dos en la pantorrilla de cada pierna. Cada 
nodo sensor (NS) esta compuesto por acelerómetros y 
giroscopios para la adquisición de señales inerciales, como 
movimientos lineales y angulares (sistema de 6 grados de 
libertad) del muslo y la pantorrilla. Aunado a esto, 
mediante electrodos textiles también se adquieren señal de 
electromiografía (sEMG), importantes en el estudio del 
sistema locomotor. La data correspondiente a cada nodo 
sensor es enviada a un módulo central (CMU) ubicado en 
la cintura del paciente, el cual a su vez se conecta de forma 
inalámbrica con un computador. 
En la Figura 7 se observa el primer prototipo 
desarrollado para los nodos sensores, el cual consta de un 
FPGA Actel (AGLN125) y un microcontrolador PIC24 de 
16 bits, en los cuales ha sido implementado el protocolo de 
comunicación, así como también la adquisición de las 
señales mencionadas anteriormente [7]. 
 
 
Figura 6. Accelerometría de (a) paciente sin patología, 
(b) paciente con patología. 
 
 
Figura 7. Esquema del prototipo para proyecto 
PROLIMB. 
Los nodos sensores y la unidad central están conectados 
mediante hilos textiles conductores ofreciendo mayor 
comodidad para el paciente. Sin embargo, los hilos textiles 
conductores disponibles actualmente presentan 
impedancias características elevadas establece inestables, 
que varían según las condiciones y/o su nivel de 
elongación, afectando así la transmisión de los datos. La 
interconexión de los nodos se ha realizado en una topología 
tipo malla, lo cual permite redundancia y mayor 
confiabilidad en la interconexión. Un estudio de la 
impedancia característica en diferentes hilos textiles reveló 
elementos resistivos e inductivos, los cuales varían con el 
nivel de elongación del hilo conductor y de la frecuencia: 
Z(f) = r(f) + 2.π.ωL(f) (1) 
Dado que las características del hilo pueden afectar la 
integridad de las señales transmitidas, una metodología de 
prueba que permita garantizar la integridad de la señal está 
siendo diseñada, lo cual se traduce en una señal con los 
niveles de voltaje y tiempos de transición adecuados [8]. 
 
DISCUSIÓN 
 
Existe la necesidad de métodos de análisis alternativos, 
capaces de proporcionar resultados repetibles y 
cuantitativos durante períodos prolongados de tiempo. Los 
sistemas comerciales, aunque proporcionan un buen nivel 
de rendimiento en términos de precisión, solo se 
encuentran disponibles para un pequeño nicho del mercado 
debido a su alto costo, particularmente para sistemas de 
múltiples módulos. 
Portabilidad y consumo de energía son parámetros 
fundamentales a tener en cuenta en el diseño. Un diseño de 
bajo consumo de potencia es necesario, a fin de obtener un 
largo tiempo de vida de la batería con un tamaño reducido 
y bajo peso. Conectividad inalámbrica representa una 
mejora significativa en la portabilidad, pero también 
representa un aumento significativo en el consumo de 
energía. Aun así, el protocolo ZigBee proporciona una 
conexión confiable de baja potencia con una gran 
flexibilidad en la conexión de red. Aunque deben adoptarse 
estrategias de baja potencia, el diseño del dispositivo no 
debe ser realizado con una idea obsesiva del consumo de 
energía, sino que en su lugar debe existir un compromiso 
entre funcionalidad, tamaño, usabilidad y autonomía. 
Uno de los desafíos que enfrentan los investigadores 
hoy en día es la integración y análisis de datos 
multivariados. Datos temporales, fisiológicos e inerciales 
pueden recopilarse a través de algoritmos de fusión de 
datos. Análisis de componentes principales (PCA) o filtros 
de Kalman pueden aplicarse para extraer características 
significativas capaces de caracterizar el movimiento 
humano. 
 
CONCLUSIONES 
 
Las metodologías de monitoreo personal están 
cambiando radicalmente, beneficiando las áreas de salud, 
tecnología asistiva, entretenimiento, deportes, entre muchas 
otras áreas de investigación e industria. Los dispositivos 
aquí presentados buscan facilitar metodologías y protocolos 
cuantificables, mientras introducen alternativas realistas de 
bajo costo. Procesamiento de datos para extracción de 
características relacionadas al estudio de posicionamiento 
de sensores, determinación de movimiento compensatorios, 
medición de rendimiento, factores de repetición y suavidad, 
estrategias de visualización de datos, estrategias de 
comunicación interpersonal, representan el set inicial de 
estudios realizados. 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
Los autores quieren agradecer la Fundación para la 
Ciencia y Tecnología de Portugal por su apoyo de algunos 
de los estudiantes de doctorado involucrados en este 
artículo (SFRH/BD/61396/2009 y SFRH/BD/60929/2009). 
Adicionalmente los autores quieren reconocer la 
contribución de todos los voluntarios que participaron en 
los procedimientos. 
 
REFERENCIAS 
 
[1] Pantelopoulos A. et al (2008): A Survey on Wearable 
Biosensor Systems for Health Monitoring, Proc. of 30
th
 Int. 
EMBS Conf., Vancouver, Canada. 
[2] Pantelopoulos A. et al (2010): A Survey on Wearable 
Sensor-Based Systems for Health Monitoring and 
Prognosis, IEEE Trans. Systems, Man, and Cybernetics, 
Part C: Applications and Reviews, Vol. 40, pp 1-12. 
[3] Casanova O. (2006): Dispositivo asistivo modular para 
comunicación de sordo-ciegos para el grupo CETA, B.Sc. 
thesis, Dept. Electron. Eng. Universidad Nacional 
Experimental del Táchira, San Cristóbal, Venezuela. 
[4] Salazar A. J. et al (2010): An initial experience in 
Wearable Monitoring Sport Systems, Proc. of 10th IEEE 
Int. Conf. on Information Tech. and Applications in 
Biomedicine, Corfu, Greece, pp 1-4. 
[5] Silva A. S. et al (2012): Wearable Monitoring Unit for 
Swimming Performance Analysis, Comm. in Computer 
Information Systems, Springer-Verlag,vol. 273,pp 80-93. 
[6] Borges C. M et al (2012): Compensatory movement 
detection through inertial sensor positioning for post-
stroke rehabilitation, Proc. of Int. Conf. on Bio-inspired 
Systems and Signal Processing, Vilamoura, Portugal, pp 
297-302. 
[7] Zambrano A. et al (2012): A Wearable Sensor Network 
for Human Locomotion Data Capture, Proc. of PHealth 
Conference, Porto, Portugal. 
[8] Zambrano A. et al (2012): Signal Integrity and 
Interconnections Test on Technical Fabrics, 18th IEEE Int. 
Mixed Signal, Sensors and Systems Testing Workshop, 
Taiwan.