Sistema RFID para monitoramento das frequências respiratória e cardíaca.
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/21875 |
Resumo: | Neste trabalho, foi desenvolvido um sistema RFID para monitoramento da frequência respiratória e projetou-se um circuito para monitoramento da frequência cardíaca. Nas etiquetas RFID passivas, utilizou-se uma estrutura metamaterial para melhorar o seu desempenho, aumentando o seu valor máximo de ganho. O monitoramento da frequência respiratória foi baseado nas variações do Indicador da Intensidade do Sinal Recebido (Received Signal Strength Indicator – RSSI) pelo leitor devido aos movimentos respiratórios. Em algumas configurações de medição da respiração, o alcance máximo de leitura foi maior do que 1 m, que é a distância considerada nas configurações de medições descritas em alguns artigos científicos. Os dados de RSSI, obtidos por meio da leitura da etiqueta RFID, foram processados utilizando a wavelet de Daubechies de ordem 3 (db3) e considerando três níveis de decomposição do sinal. Sinais da respiração menos ruidosos foram obtidos nas medições com o participante sentado, em repouso, e considerando a etiqueta RFID com duas células CSRR nas posições 1 e 3 e a etiqueta RFID com oito células CSRR e a espuma de polietileno de 11 mm na posição 2 sobre o abdômen. As frequências respiratórias adquiridas a partir das variações do parâmetro RSSI, considerando o participante em repouso, foram validadas por meio de comparação com os resultados obtidos por meio de um monitor de sinais vitais. Para o monitoramento da frequência cardíaca, desenvolveu-se um circuito de detecção da frequência cardíaca constituído por um circuito de aquisição do sinal de ECG, que fornece o sinal de ECG amplificado e filtrado, e um temporizador, o qual é alimentado pelo sinal de saída desse circuito de aquisição do sinal de ECG e muda sua saída para nível alto após a detecção de um batimento cardíaco. Os sinais de saída desses circuitos foram visualizados em osciloscópio, verificando-se a detecção dos picos do sinal de ECG pelo temporizador. Além disso, a partir do sinal de saída do circuito de aquisição do sinal de ECG, foi possível obter o valor da frequência cardíaca considerando o intervalo de tempo entre duas ondas R sucessivas. No entanto, não foi possível realizar a comunicação entre o temporizador e o chip da etiqueta RFID, o que permitiria a obtenção dessa frequência a partir do intervalo de tempo entre interrupções sucessivas na transmissão RFID. |
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SERRES, Alexandre Jean René.SERRES, A. J. R.http://lattes.cnpq.br/5988817460788034SANTOS, Danilo Freire de Souza.SANTOS, D. F. S.http://lattes.cnpq.br/9890987649970131GURJÃO, Edmar Candeia.GURJÃO, E. C.QUEIROZ, Wamberto José Lira de.QUEIROZ, W. J. L.ALBERT, Bruno Barbosa.ALBERT, B. B.ARAUJO, J. I. L.http://lattes.cnpq.br/4323545434275168ARAUJO, Jéssyca Iasmyn Lucena.Neste trabalho, foi desenvolvido um sistema RFID para monitoramento da frequência respiratória e projetou-se um circuito para monitoramento da frequência cardíaca. Nas etiquetas RFID passivas, utilizou-se uma estrutura metamaterial para melhorar o seu desempenho, aumentando o seu valor máximo de ganho. O monitoramento da frequência respiratória foi baseado nas variações do Indicador da Intensidade do Sinal Recebido (Received Signal Strength Indicator – RSSI) pelo leitor devido aos movimentos respiratórios. Em algumas configurações de medição da respiração, o alcance máximo de leitura foi maior do que 1 m, que é a distância considerada nas configurações de medições descritas em alguns artigos científicos. Os dados de RSSI, obtidos por meio da leitura da etiqueta RFID, foram processados utilizando a wavelet de Daubechies de ordem 3 (db3) e considerando três níveis de decomposição do sinal. Sinais da respiração menos ruidosos foram obtidos nas medições com o participante sentado, em repouso, e considerando a etiqueta RFID com duas células CSRR nas posições 1 e 3 e a etiqueta RFID com oito células CSRR e a espuma de polietileno de 11 mm na posição 2 sobre o abdômen. As frequências respiratórias adquiridas a partir das variações do parâmetro RSSI, considerando o participante em repouso, foram validadas por meio de comparação com os resultados obtidos por meio de um monitor de sinais vitais. Para o monitoramento da frequência cardíaca, desenvolveu-se um circuito de detecção da frequência cardíaca constituído por um circuito de aquisição do sinal de ECG, que fornece o sinal de ECG amplificado e filtrado, e um temporizador, o qual é alimentado pelo sinal de saída desse circuito de aquisição do sinal de ECG e muda sua saída para nível alto após a detecção de um batimento cardíaco. Os sinais de saída desses circuitos foram visualizados em osciloscópio, verificando-se a detecção dos picos do sinal de ECG pelo temporizador. Além disso, a partir do sinal de saída do circuito de aquisição do sinal de ECG, foi possível obter o valor da frequência cardíaca considerando o intervalo de tempo entre duas ondas R sucessivas. No entanto, não foi possível realizar a comunicação entre o temporizador e o chip da etiqueta RFID, o que permitiria a obtenção dessa frequência a partir do intervalo de tempo entre interrupções sucessivas na transmissão RFID.In this work, an RFID system for monitoring respiratory rate was developed and a circuit for monitoring heart rate was designed. A metamaterial structure was used in the passive RFID tags to improve its performance by increasing its maximum gain value. The monitoring of the respiratory rate was based on the variations of the Received Signal Strength Indicator (RSSI) by the reader due to respiratory movements. In some breath measurement configurations, the maximum read range was greater than 1 m, which is the distance considered in the measurements setups described in some scientific papers. The RSSI data, obtained by reading the RFID tag, were processed using the Daubechies wavelet of order 3 (db3) and considering three levels of signal decomposition. Less noisy breathing signals were obtained in measurements with the participant seated, at rest, and considering the RFID tag with two CSRR cells in positions 1 and 3 and the RFID tag with eight CSRR cells and the 11 mm polyethylene foam in position 2 on the abdomen. The respiratory rates acquired from the variations of the RSSI parameter, considering the participant at rest, were validated by comparison with the results obtained using a vital signals monitor. For heart rate monitoring, a heart rate detection circuit was developed, consisting of an ECG acquisition circuit, which provides the amplified and filtered ECG signal, and a timer, which is fed by the output signal of this ECG signal acquisition circuit and changes its output to a high level after a heartbeat is detected. The output signals of these circuits were visualized on an oscilloscope, checking the detection of the ECG signal peaks by the timer. In addition, from the output signal of the ECG signal acquisition circuit, it was possible to obtain the heart rate value considering the time interval between two successive R waves. However, it was not possible to communicate between the timer and the RFID tag chip, which would allow obtaining that frequency from the time interval between successive RFID transmission interruptions.Submitted by Joana Darc Morais da Silva (darc.campo@gmail.com) on 2021-11-08T11:26:57Z No. of bitstreams: 1 JÉSSYCA IASMYN LUCENA ARAUJO - DISSERTAÇÃO PPGEE 2020.pdf: 3766411 bytes, checksum: 2158bb2454349fe196e92ebbf7893152 (MD5)Made available in DSpace on 2021-11-08T11:26:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JÉSSYCA IASMYN LUCENA ARAUJO - DISSERTAÇÃO PPGEE 2020.pdf: 3766411 bytes, checksum: 2158bb2454349fe196e92ebbf7893152 (MD5) Previous issue date: 2020-03-03Universidade Federal de Campina GrandePÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICAUFCGBrasilCentro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEIEngenharia Elétrica.Tecnologia aplicada à saúdeTecnologia RFIDIdentificação por radiofrequênciaFrequências respiratória e cardíaca - monitoramentoSistema RFIDRadiofrequênciaEtiqueta RFID passivaTechnology applied to healthRFID technologyRadio frequency identificationRespiratory and heart rates - monitoringRFID systemRadio frequencyPassive RFID tagSistema RFID para monitoramento das frequências respiratória e cardíaca.RFID system for monitoring respiratory and heart rates.2020-03-032021-11-08T11:26:57Z2021-11-082021-11-08T11:26:57Zhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/21875ARAUJO, Jéssyca Lucena. Sistema RFID para monitoramento das frequências respiratória e cardíaca. 2020. 121f. (Dissertação de Mestrado) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2020. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/21875info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCGLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/xmlui/bitstream/riufcg/21875/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINALJÉSSYCA IASMYN LUCENA ARAUJO - DISSERTAÇÃO PPGEE 2020.pdfJÉSSYCA IASMYN LUCENA ARAUJO - DISSERTAÇÃO PPGEE 2020.pdfapplication/pdf3766411http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/xmlui/bitstream/riufcg/21875/1/J%C3%89SSYCA+IASMYN+LUCENA+ARAUJO+-+DISSERTA%C3%87%C3%83O+PPGEE+2020.pdf2158bb2454349fe196e92ebbf7893152MD51riufcg/218752021-11-08 08:27:27.703oai:localhost: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512021-11-08T11:27:27Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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