Atualmente surgem cada vez mais e novas aplica¸c˜oes dos dispositivos wearable associadas a diferentes campos. Estas aplica¸c˜oes podem ajudar os seus utilizadores fornecendo assistˆencia e ferramentas ´uteis nas mais diversas tarefas do seu dia-a-dia.
Existem m´ultiplas funcionalidades que nos s˜ao fornecidas pelas tecnologias wearable que incluem equipamentos m´oveis de computa¸c˜ao, monitores de frequˆencia card´ıaca, computadores de pulso, todos os quais podem ser utilizados enquanto o utilizador estiver em movimento.
Como os anteriores, existem muitos outros fins para os quais os dispositivos wearable s˜ao desenvolvidos, e cujas funcionalidades s˜ao dedicadas e diretamente aplicadas a esse mesmo campo.
Roupas “inteligentes”
As chamadas roupas “inteligentes” s˜ao pe¸cas de vestu´ario comuns com estruturas inteligentes adicionadas. Estas estruturas podem ser formadas com dispositivos eletr´onicos, equipamentos n˜ao eletr´onicos, materiais tˆexteis inteligentes, ou combina¸c˜oes dos anteriores (Lobmann, 2003).
As roupas “inteligentes” s˜ao criadas com o prop´osito de melhorar ou aumentar a funcionalidade das roupas comuns de v´arias maneiras. Uma das funcionalidades que surgem com este novo conceito ´e a capacidade de incluir sistemas sensoriais nos tˆexteis, que recolhem dados acerca do utilizador e do ambiente `a sua volta, reagindo de acordo com estes dados. Tais rea¸c˜oes podem ser a¸c˜oes aut´onomas como com o controlo de aquecimento el´etrico por medi¸c˜oes de temperatura humana ou presta¸c˜ao de informa¸c˜oes aos utilizadores (Rantanen et al., 2001, 2002).
Alguns dos componentes que constituem as roupas “inteligentes” incluem elementos sensores, atuadores ou estruturas eletr´onicas sens´ıveis e adapt´aveis ao
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respetivo contexto (Langenhove and Hertleer, 2004). Uma das primeiras aplica¸c˜oes para roupas “inteligentes” foram os casacos que inclu´ıam um leitor de MP3. Este tipo de aplica¸c˜oes veio, mais tarde, replicar-se em equipamentos de snowboard (Lobmann, 2003).
Outros exemplos s˜ao a camisa de aquecimento el´etrico wearable projetada para alpinistas e o colete de salvamento que cont´em um sistema de comunica¸c˜ao integrado (Lobmann, 2003).
Exemplos de aplica¸c˜oes baseadas em acess´orios s˜ao os sapatos de corrida com amortecimento conectados a um leitor de m´usica para apoiar e orientar o desempenho do utilizador (Lobmann, 2003). Al´em disso, foi lan¸cado um casaco que cont´em bolsos para uma variedade de equipamentos eletr´onicos que tamb´em fornece a op¸c˜ao de utilizar um painel de c´elula solar para carregar a bateria, uma solu¸c˜ao da Personal Area Network (PAN) patenteada para conex˜ao de dispositivos (figura 2.4) (Hazlett,2003).
A Symbol Technologies desenvolveu um sistema de recolha de dados comerciais para aplica¸c˜oes na ind´ustria, tais como invent´ario do armaz´em e controlo de transportes. Isto ´e projetado para ser usado no pulso e equipado com um leitor de c´odigo de barras usado no dedo para facilitar a recolha de dados (Stein et al., 1998).
Figura 2.5 – Diferentes tipos de produ¸c˜ao e tratamento tˆextil. (a) Bordados, (b) Costura, (c) Tecelagem, (d) N˜ao-tecidos, (e) Tricˆo, (f) Fia¸c˜ao, (g) Entran¸camento, (h) Revestimento ou lamina¸c˜ao, (i) Impress˜ao e (j) Tratamento qu´ımico (Stoppa and Chiolerio,2014).
Numa fase mais avan¸cada no desenvolvimento de tˆexteis inteligentes foi necess´ario considerar de que forma os materiais condutores podem ser processados em tecido. Hoje em dia j´a existem in´umeras formas de incorporar num simples tecido toda a tecnologia pretendida de forma a manter um equil´ıbrio entre a funcionalidade e o conforto do utilizador que veste as roupas “inteligentes”. Alguns exemplos s˜ao os bordados, a costura, os tecidos n˜ao-tˆexteis, o tricˆo, a tecelagem, fia¸c˜ao, o entrela¸camento, o revestimento ou lamina¸c˜ao, a impress˜ao e tratamentos qu´ımicos que fornecem caracter´ısticas espec´ıficas tais como o comportamento hidrof´obico controlado (figura 2.5) (Stoppa and Chiolerio, 2014).
In´umeras combina¸c˜oes destes materiais resultam numa enorme gama de tecidos que contˆem elementos el´etricos miniaturizados. Uma vez que ´e prefer´ıvel usar tecidos confort´aveis no corpo, foi importante colocar esfor¸cos na utiliza¸c˜ao dos tˆexteis para as fun¸c˜oes eletr´onicas atrav´es de fibras condutoras (estruturas que exibem condutividade e possuem fun¸c˜oes eletr´onicas ou computacionais) ou tintas condutoras (tintas especializadas que podem ser imprimidas em v´arios materiais para criar padr˜oes el´etricos ativos) (Post et al., 2000; Redstrom and Maz´e, 2005;
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O casaco ILLUM ´e um exemplo baseado na tecnologia que inclui tinta condutora e tecnologia fotovoltaica imprimida sobre o tecido. As partes funcionais s˜ao colocadas na parte exterior do casaco, enquanto a fonte fotovoltaica ´e colocada nos ombros e nas costas (Post et al.,2000). Outro exemplo ´e o casaco musical, criado em 2000 no MIT, que propˆos uma nova forma de coser padr˜oes em tecidos que definem circuitos el´etricos. Este casaco ´e composto por um teclado feito de tecido, um sintetizador MIDI (Musical Instrument Digital Interface) e colunas (figura 2.6) (Post et al.,
2000).
Figura 2.6 – (a) Casaco Musical, (b) Teclado de tecido (Post et al.,2000).
Aplica¸c˜oes para apoio a pessoas com deficiˆencias
No campo das tecnologias port´ateis para assistˆencia a pessoas com dificuldades cognitivas, f´ısicas ou sensoriais foram v´arias as aplica¸c˜oes relatadas. Exemplos t´ıpicos s˜ao aplica¸c˜oes de orienta¸c˜ao para os deficientes visuais, como VibraVest, que fornece feedback t´actil sobre objetos pr´oximos ao utilizador (Mann, 1997). Outro exemplo ´e um colete de orienta¸c˜ao `a navega¸c˜ao t´actil, que cont´em matrizes quatro por quatro de micro-motores nas costas do colete para fornecer informa¸c˜ao direcional (Ertan et al., 1998).
Al´em de uma interface de retorno t´actil, as interfaces de tom de voz tamb´em tˆem sido avaliadas para ajudar na orienta¸c˜ao a deficientes visuais (Ross,2001). O sistema Drishti orienta os deficientes visuais ou pessoas com outras deficiˆencias aos locais desejados usando sistemas de fala e GPS (figura2.7) (Helal et al., 2001). O sistema notifica preferˆencias de contexto e de usu´ario, enquanto recomenda a rota a ser tomada.
Figura 2.7 – Sistema Drishti (Helal et al.,2001).
A Identifica¸c˜ao de R´adio Frequˆencia (RFID) ´e uma t´ecnica de navega¸c˜ao tamb´em utilizada para deficientes visuais (Willis and Helal, 2005). As etiquetas RFID s˜ao utilizadas para formar redes. As coordenadas de localiza¸c˜ao e informa¸c˜ao acerca do ambiente circundante s˜aos pr´e-programadas para etiquetas que podem depois ser lidas pelo utilizador com a ajuda de um leitor.
As aplica¸c˜oes referidas acima s˜ao todas concebidas para ajudar diretamente as pessoas com deficiˆencia. No entanto, h´a ocasi˜oes em que ´e necess´aria assistˆencia
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para permitir que outros consigam comunicar com as pessoas com deficiˆencia. Um exemplo disto ´e um dispositivo wearable americano reconhecedor de linguagem gestual, que converte os sinais gestuais do seu portador em palavras faladas, utilizando uma cˆamara para seguir os gestos (Starner et al., 1997). Outra abordagem ´e a utiliza¸c˜ao de luvas, para al´em de uma cˆamara, para fornecer informa¸c˜oes nos casos em que as m˜aos se obscurecem entre si da cˆamara de vista (Culver, 2004).
Aplica¸c˜oes de apoio `a navega¸c˜ao e acesso a informa¸c˜ao
Um outro exemplo de aplica¸c˜oes dos dispositivos wearable ´e a gama de aparelhos de orienta¸c˜ao, navega¸c˜ao e aplica¸c˜oes de informa¸c˜ao, que podem ajudar as pessoas em ambientes desconhecidos a chegar aos destinos desejados ou fornecer informa¸c˜oes sobre o local em que se encontram. Para implementa¸c˜ao destas aplica¸c˜oes, s˜ao necess´arias v´arias t´ecnicas de posicionamento, normalmente ´e utilizado o GPS (Helal et al., 2001).
A M´aquina de Turing ´e um sistema computador-mochila wearable que combina a computa¸c˜ao m´ovel e realidade aumentada (AR) numa aplica¸c˜ao guia na ´area de uma universidade ou ´areas geogr´aficas maiores (Feiner et al., 1997).
Metronaut ´e outro prot´otipo de um computador wearable para tarefas de orienta¸c˜ao. O sistema inclui um leitor para a digitaliza¸c˜ao de c´odigos de barras, que marcam locais importantes na ´area. Enquanto se move em torno do local em que se encontra, o utilizador pode digitalizar o c´odigo de barras e o sistema orienta-o para o pr´oximo ponto de encontro (Smailgic and Martin, 1997).
Outro exemplo ´e um guia de turismo da cidade que s´o d´a informa¸c˜oes relevantes para a localiza¸c˜ao geogr´afica do utilizador, ignorando informa¸c˜oes de locais fora de um certo alcance, ou seja, fora da faixa de visibilidade virtual (Leonhardi et al.,
1999). Outros sistemas de informa¸c˜ao v˜ao ainda mais longe, oferecendo ajuda para superar as barreiras lingu´ısticas em lugares estrangeiros, bem como assistˆencia `a navega¸c˜ao e ajuda a armazenar e organizar mem´orias (Yang et al.,1999).
Aplica¸c˜oes de assistˆencia sens´ıveis ao contexto
Uma das inova¸c˜oes no campo das tecnologias wearable s˜ao os sistemas port´ateis de colabora¸c˜ao que podem sentir o ambiente remotamente (Bauer et al.,1998).
Certas aplica¸c˜oes port´ateis s˜ao desenvolvidas no sentido de ajudar as pessoas sem conex˜oes de rede, por exemplo, na aquisi¸c˜ao de novas competˆencias para a realiza¸c˜ao de tarefas complexas (Ockerman et al., 1997).
Context-Aware Computing utiliza informa¸c˜oes de contexto, isto ´e, a localiza¸c˜ao, caracter´ısticas do ambiente e condi¸c˜oes do utilizador, a fim de fornecer informa¸c˜oes ou servi¸cos relevantes para o mesmo (Dey, 2001; Siewiorek et al., 2003). Uma das caracter´ısticas mais importantes em eletr´onica m´ovel ´e a possibilidade de proporcionar um acesso cont´ınuo `as fontes de informa¸c˜ao e, assim, fornecer ajuda numa variedade de atividades di´arias (Bass et al., 1997).
No entanto, para aplica¸c˜oes de computa¸c˜ao wearable, em particular, as fontes de informa¸c˜ao relevantes e a facilidade de acesso a informa¸c˜ao s˜ao dependentes de um n´umero de fatores. Estes incluem as identidades dos indiv´ıduos envolvidos, a localiza¸c˜ao e atividade do utilizador, bem como interfaces informativas e f´aceis de utilizar (Dey et al., 1999; Suomela and Lehikoinen, 2000). Um exemplo simples ´e um acess´orio de gravata que pode sentir a informa¸c˜ao auditiva perto do utilizador e reconhecer fala, ru´ıdo e silˆencio, bem como o estatuto dos movimentos do utilizador (Schmidt et al.,1999).
O sistema WearComp de Steve Mann (Mann,1998) cont´em um computador wearable equipado com uma cˆamara para permitir aos utilizadores observar a ´area circundante (figura2.8). Isto pode tamb´em melhorar a sua seguran¸ca, por exemplo, alertando o utilizador de potenciais perigos (Mann, 1996, 1998).
O agente de lembran¸ca ´e um exemplo de uma aplica¸c˜ao que aumenta a mem´oria do utilizador (Rhodes, 1997). O sistema baseia-se em informa¸c˜oes de contexto e sugere documentos relevantes adequados `a situa¸c˜ao atual, agindo, assim, como uma extens˜ao da mem´oria dos utilizadores.
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Figura 2.8 – WearComp de Steve Mann (Mann,1996,1998).
Aplica¸c˜oes para assistˆencia ao local de trabalho
Os dispositivos wearable tamb´em podem proporcionar benef´ıcios importantes para as pessoas numa ampla gama de postos de trabalho. Estes incluem a assistˆencia em ambientes de escrit´orio m´oveis, bem como em ambientes perigosos, como os militares, servi¸cos de resgate, ou no espa¸co. No entanto, a maioria das aplica¸c˜oes relatadas referem-se a fabrica¸c˜ao, manuten¸c˜ao e tarefas de inspe¸c˜ao, tais como manuten¸c˜ao, reparo e inspe¸c˜ao de aeronaves (Ockerman and Pritchett, 1998; Siegel and Bauer,
1997).
Um computador wearable pode fornecer informa¸c˜oes adicionais no diagn´ostico, solu¸c˜oes de problemas de repara¸c˜ao, bem como aux´ılio `a mem´oria para listas de inspe¸c˜ao, em que devem ser tomadas algumas medidas para garantir a seguran¸ca. Estes computadores tamb´em tˆem sido propostos para a manuten¸c˜ao de armas, bem como para a forma¸c˜ao de tarefas para o pessoal militar (Bosco et al., 1996). Foi desenvolvida uma abordagem para roupas inteligentes para detetar ferimentos de bala no tronco, utilizando fibras ´oticas (figura 2.9) (Lind et al., 1997). O sistema ´e constru´ıdo numa camisa. Al´em de ser capaz de determinar a penetra¸c˜ao, ocorrˆencia, classifica¸c˜ao e localiza¸c˜ao do ferimento, pode medir batimentos card´ıacos, taxas
de respira¸c˜ao e movimentos. Este sistema demonstra t´ecnicas que tamb´em s˜ao geralmente necess´arias em acompanhamento m´edico wearable (Lind et al., 1997).
Figura 2.9 – Camisa para dete¸c˜ao de ferimentos de bala no tronco (Lind et al.,1997).
Os computadores port´ateis tamb´em s˜ao recomendados para auxiliar equipas de resgate em zonas de desastres para prestar assistˆencia em tarefas de recolha de dados e localiza¸c˜ao dos membros da equipa de resgate (Kuwata et al.,2000). Em viagens espaciais com ambientes de micro gravidade, estes dispositivos detetam altera¸c˜oes nas condi¸c˜oes fisiol´ogicas em miss˜oes de longo prazo que sejam particularmente arriscadas (Ball and Evans, 2001).
Existem s´erias preocupa¸c˜oes quanto `a radia¸c˜ao, perda de densidade mineral ´ossea, altera¸c˜oes comportamentais causadas pelo isolamento, e mudan¸cas nos sistemas cardiovascular e pulmonar. A fim de combater esses riscos para a sa´ude, as esta¸c˜oes de naves espaciais est˜ao equipadas com dispositivos de medi¸c˜ao e aquisi¸c˜ao de dados (Ball and Evans, 2001).
A viagem espacial oferece uma oportunidade ideal para utilizar sistemas wearable para garantir a vigilˆancia da sa´ude a longo prazo, antes, durante e depois da viagem. Um exemplo disso ´e um casaco sensitivo, que pode gravar dados de
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eletrocardiograma (ECG), bem como produzir cargas musculares e cardiovasculares com um dinam´ometro manual (Gallasch et al., 1996).
Aplica¸c˜oes tecnol´ogicas para assistˆencia `a sa´ude
Uma das principais aplica¸c˜oes das tecnologias wearable aparece com a necessidade de obter informa¸c˜oes fisiol´ogicas de diferentes formas.
Neste campo de aplica¸c˜oes das tecnologias wearable, os sensores wearable tem surgido como uma solu¸c˜ao inovadora na obten¸c˜ao de e monitoriza¸c˜ao de vari´aveis fisiol´ogicas de forma cont´ınua e conveniente.
A roupa, em contacto pr´oximo com o corpo, proporciona uma boa oportunidade de realizar medi¸c˜oes que requerem contacto com a pele, enquanto oferecem tamb´em privacidade no controlo da sa´ude pessoal.
Os monitores de frequˆencia card´ıaca s˜ao talvez os sistemas wearable de aquisi¸c˜ao de dados fisiol´ogicos mais popularmente conhecidos, sendo amplamente utilizados no desporto (Healey and Logan, 2005). Estes sistemas baseiam-se normalmente em elementos sensoriais aplicados em volta do peito e uma interface no pulso (Rantanen et al., 2001).
Os primeiros sistemas relatados para monitoriza¸c˜ao de sinais fisiol´ogicos eram geralmente simples e utilizavam dois parˆametros, por exemplo, ECG e temperatura dos indiv´ıduos. Mais tarde j´a seria poss´ıvel a monitoriza¸c˜ao constante de outros parˆametros como a respira¸c˜ao, pulsa¸c˜ao, press˜ao arterial, satura¸c˜ao de oxig´enio no sangue, cinem´atica do corpo, emo¸c˜oes e rea¸c˜oes cognitivas (Degen et al., 2003;
Healey and Logan, 2005).
Hoje em dia, a ´area de tecnologia de bem-estar tem recebido uma consider´avel publicidade por uma s´erie de raz˜oes, tais como o envelhecimento da popula¸c˜ao e um n´umero crescente de doen¸cas relacionadas com estilos de vida diferentes. Os sensores n˜ao invasivos mais frequentemente utilizados em dispositivos wearable incluem (Manto et al., 2003):
- El´etrodos `a superf´ıcie da pele, utilizados para detetar o potencial das superf´ıcies na monitoriza¸c˜ao de sinais bioel´etricos como ECG (eletrocardiograma), EEG (eletroencefalograma) e EMG (eletromiografia); - Sensores de temperatura para dete¸c˜ao da temperatura da superf´ıcie da pele; - Sensores piezoel´etricos para monitorizar o ritmo card´ıaco e o esfor¸co
respirat´orio;
- Fotopletismografia (PPG) para dete¸c˜ao de mudan¸cas no volume do sangue numa sec¸c˜ao da pele atrav´es de luz infravermelha emitida na pele, sendo a luz absorvida de acordo com o volume de sangue;
- Oximetria de pulso, usada para detetar a satura¸c˜ao de oxig´enio e ritmo card´ıaco atrav´es de sinais PPG. Para isso s˜ao utilizados emissores/recetores infravermelhos em partes do corpo onde os vasos sangu´ıneos est˜ao perto da superf´ıcie da pele;
- Resposta galvˆanica da pele, atrav´es da dete¸c˜ao do n´ıvel de condu¸c˜ao da pele relativo ao seu grau de hidrata¸c˜ao;
Os sistemas de monitoriza¸c˜ao do estado fisiol´ogico s˜ao normalmente baseados num destes tipos de sensores, ou ainda na combina¸c˜ao de v´arios, de acordo com o n´ıvel de complexidade e fun¸c˜oes para que foram projetados (Lauter,2004;Paradiso et al.,
2004).
Para al´em da aquisi¸c˜ao de dados, os sistemas wearable podem ser utilizados para devolver feedback em tempo real, na forma de alertas e decis˜oes de apoio cl´ınico. Estes dispositivos possibilitam a leitura, processamento e muitas vezes a transmiss˜ao de informa¸c˜ao relativa `a condi¸c˜ao de sa´ude do utilizador, permitindo a monitoriza¸c˜ao cont´ınua no seu dia-a-dia, melhorando assim os cuidados n˜ao-institucionais (Martin,
2002).
No caso de pacientes que se encontram em per´ıodos cr´ıticos ou de alto risco, tais como rec´em-nascidos e pacientes com apneia do sono, os dispositivos de monitoriza¸c˜ao
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com sistemas de alarmes sem fios podem imediatamente enviar o estado do paciente ao prestador de cuidados de sa´ude . Este tipo de tecnologia, ´e, sem d´uvida, um important´ıssimo passo em frente na capacidade de responder a emergˆencias m´edicas cuja rapidez de assistˆencia se pode revelar crucial para a vida do paciente (Ball and Evans,2001).
Outras aplica¸c˜oes de tecnologia de cuidados de sa´ude incluem sistemas para fins de reabilita¸c˜ao, permitindo a combina¸c˜ao da monitoriza¸c˜ao e de assistˆencia m´edica atrav´es da preven¸c˜ao de situa¸c˜oes potencialmente perigosas para pacientes em per´ıodos de alto risco, como enfartes e recupera¸c˜ao ap´os interven¸c˜oes cir´urgicas. Foram ainda concebidos prot´otipos capazes de avaliar o estado emocional de um individuo (Healey and Logan, 2005; Axisa et al.,2003).
Os dispositivos wearable de assistˆencia m´edica s˜ao, assim, concebidos para proporcionar cuidados a logo prazo para pacientes com problemas tempor´arios ou permanentes.
Aplica¸c˜oes para ajuda no controlo de v´ıcios
Uma varia¸c˜ao das aplica¸c˜oes para assistˆencia `a sa´ude s˜ao os dispositivos cuja proje¸c˜ao se destina a tentar ajudar utilizadores com v´ıcios ou h´abitos que, uma vez presentes na sua vida podem condicionar seriamente o seu bem estar f´ısico, psicol´ogico e social.
Ainda que a maior parte dos dispositivos wearable com este fim esteja em desenvolvimento, este tipo de tecnologia poder´a ter um papel fundamental no combate aos maus h´abitos no futuro.
Um simples acompanhamento ou reconhecimento do comportamento do utilizador poder´a fornecer uma melhor hip´otese de estar mais consciente do consumo destas substˆancias. Estando mais pr´oximos do utilizador do que qualquer outra tecnologia, os dispositivos wearable fornecem assistˆencia `as pessoas que desejam mudar os seus comportamentos (Schumacher, 2014).
• Wearablesno Controlo da Dependˆencia da Tecnologia
A dependˆencia das tecnologias ´e uma preocupa¸c˜ao que tem vindo a crescer nos ´ultimos anos, sobretudo devido ao constante desenvolvimento de novas funcionalidades e inova¸c˜oes tecnol´ogicas. Este problema ´e, por vezes negligenciado, no entanto, representa um impacto tremendo na qualidade de vida dos utilizadores. Hoje em dia a maior parte da popula¸c˜ao possui um smartphone com acesso `a Internet que lhes fornece uma conex˜ao constante aos servi¸cos pretendidos (Cha et al., 2015; Dunlop et al.,2014).
Muitas empresas ligadas `a tecnologia wearable tentam criar novas formas de tornar os utilizadores mais independentes dos seus smartphones atrav´es de notifica¸c˜oes com o intuito de os informar acerca de algo importante. As notifica¸c˜oes foram tamb´em aplicadas aos smartwatches mais recentes, no sentido de ajudar o utilizador a sentir-se mais presente no momento, sem receio de perder qualquer acontecimento no seu dispositivo m´ovel (Cha et al.,
2015). No entanto, muitas vezes as notifica¸c˜oes n˜ao resolvem o problema. A pulseira Pavlok ´e um dispositivo wearable que se foca na mudan¸ca de h´abitos, utilizado mecanismos de motiva¸c˜ao projetados para ajudar o utilizador a manter-se e focar-se nos seus objetivos.
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Este dispositivo n˜ao s´o utiliza refor¸co positivo como tamb´em aplica penalidades, caso necess´ario (figura 2.10) (Schumacher, 2014).
• Wearables para Fumadores
As aplica¸c˜oes para smartphones desenhadas para encorajar a for¸ca de vontade do utilizador e foca-lo nos benef´ıcios de deixar de fumar tˆem estado presentes desde h´a alguns anos. Hoje em dia j´a existem aplica¸c˜oes para Android deste g´enero associadas a smartwatches. Estes dispositivos fazem uso do seu display para relembrar constantemente o utilizador do n´umero de cigarros que este j´a