Monitoring životních funkcí
Loading...
Date
Authors
Kratochvíl, Pavel
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
Cieľom tejto práce je navrhnúť dizajn, implementovať prototyp a evaluovať funkčnosť systému pre monitorovanie životných funkcií. Navrhnuté riešienie je založené na Bluetooth Low Energy Mesh sieti, v ktorej sa nachádzajú zariadenia štyroch typov: batériou napájané nositeľné monitorovacie zariadenie zbierajúce fotopletysmografické dáta zo senzora a rozosielajúce extrahované informácie o frekvencii srdcového tepu a periférneho okysličenia subjektu do mesh siete; zariadenia preposielajúceho dáta v sieti (relay node); nosného zariadenia konfigurujúceho mesh sieť pri jej inicializácii (provisioner node) a koncového zariadenia, ktoré odosiela dáta prijaté v mesh sieti pomocou protokolu MQTT na internet. Batériou napájané monitorovacie zariadenia sú implementované na module nRF52833 od firmy Nordic Semiconductor, zatiaľ čo koncové zariadenia komunikujúce cez MQTT protokol využívajú ESP32 moduly od firmy Espressif. Analýza zozbieraných PPG dát je dosiahnutá dvojitou filtráciou (spredu a zozadu) pomocou Chebyshev II band-pass filtra štvrtého rádu, následovanou vyhladením dát s použitím kĺzavého priemeru a extrakciou indikátorov životných funkcií algoritmom s jediným priechodom v nazbieraných vzorkách. Vďaka výbornej energetickej úspornosti zariadení a minimálnej vyžadovanej infraštruktúre predstavuje navrhnutý systém vhodné riešenie pre zdravotnícke zariadenia s obmedzenými finančnými zdrojmi.
The aim of this project is to design, implement and evaluate a vital signs monitoring system. The proposed solution is a Bluetooth Low Energy Mesh connected system that consists of four types of nodes: battery powered wearable monitoring devices collecting photoplethysmographic (PPG) data, transmitting heart rate (HR) and peripheral oxygen saturation (SpO\textsubscript{2}) information; relay nodes retransmitting the data; provisioning nodes configuring the mesh network, and end nodes publishing the collected data via an MQTT protocol. The battery powered nodes and relay nodes are implemented on nRF52 series modules by Nordic Semiconductor, while the end nodes utilize ESP32 modules made by Espressif. Analysis of the collected PPG data is achieved by forward-backward filtering using a fourth-order Chebyshev II band-pass filter, followed by smoothing using the moving average algorithm, and extraction of vital signs indicators using a custom implementation of a peak detection algorithm with a single data pass-through. With its minimal requirements on both energy supply and supporting infrastructure, the system presents a convenient solution that could be especially compelling to medical facilities with limited funding.
The aim of this project is to design, implement and evaluate a vital signs monitoring system. The proposed solution is a Bluetooth Low Energy Mesh connected system that consists of four types of nodes: battery powered wearable monitoring devices collecting photoplethysmographic (PPG) data, transmitting heart rate (HR) and peripheral oxygen saturation (SpO\textsubscript{2}) information; relay nodes retransmitting the data; provisioning nodes configuring the mesh network, and end nodes publishing the collected data via an MQTT protocol. The battery powered nodes and relay nodes are implemented on nRF52 series modules by Nordic Semiconductor, while the end nodes utilize ESP32 modules made by Espressif. Analysis of the collected PPG data is achieved by forward-backward filtering using a fourth-order Chebyshev II band-pass filter, followed by smoothing using the moving average algorithm, and extraction of vital signs indicators using a custom implementation of a peak detection algorithm with a single data pass-through. With its minimal requirements on both energy supply and supporting infrastructure, the system presents a convenient solution that could be especially compelling to medical facilities with limited funding.
Description
Citation
KRATOCHVÍL, P. Monitoring životních funkcí [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Informační technologie
Comittee
prof. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jan Kořenek, Ph.D. (člen)
Ing. Filip Orság, Ph.D. (člen)
Ing. Libor Polčák, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Hradiš, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2023-06-14
Defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm A.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení