Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Paweł Weiss

System mikrokontrolerowy do monitorowania wybranych parametrów psychofizjologicznych


A microcontroller-based system for monitoring of selected psychophysiological parameters


Opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Piotr Korbel prof. ucz.
Praca dyplomowa inżynierska obroniona 2018-09-18
Streszczenie pracy dyplomowej:
Celem projektu było opracowanie miniaturowego urządzenia umożliwiającego analizę wybranych parametrów psychofizjologicznych człowieka (np. EKG), przeznaczonego do użytku domowego. Jednym z założeń było wykorzystanie platformy Arduino Primo lub Raspberry Pi w połączeniu z modułami czujników wybranych wielkości. Zestaw powinien zapewniać komunikację z serwerem umożliwiającym zdalny odczyt parametrów. Problem podjęto z racji na możliwość interakcji z medycznymi zagadnieniami, istotnymi dla dużej ilości ludzi. Możliwość podglądu sygnałów generowanych w sercu za pomocą tanich platform mikrokontrolerowych. Interdyscyplinarny charakter pozwala poszerzyć horyzonty o zastosowanie technologii w medycynie. Wymóg wysyłania danych na serwer pozwolił zapoznać się z bazami danych szeregów czasowych oraz protokołami komunikacyjnymi czy też standardami transmisji danych. Dokonano porównania dostępnych platform mikrokontrolerowych oraz nakładek rozszerzających ich możliwości o zbieranie danych medycznych. Wybrano Arduino Primo z racji na wbudowaną możliwość bezprzewodowej transmisji danych. Czujnikiem analogowym do zbierania danych został wybrany Olimex-EKG-EMG. Oprogramowano Arduino tak by odbierało dane z czujnika oraz wysyłało na serwer z wykorzystaniem protokołu UDP. W ramach realizacji pracy dokonano wyboru i konfiguracji programów: Telegraf, InfluxDB, Chronograf służących do odbioru danych, ich przechowywania oraz wizualizacji. Takie rozwiązanie zapewnia zdalny podgląd parametrów pomiarów. Uzyskano wykresy EKG generowane z szeregów czasowych ulokowanych w bazie danych. Wykresy w znacznym stopniu przypominają wykresy EKG generowane przez profesjonalne urządzenia. Poprzez kolejne usprawnienia w zbieraniu danych udało się wyeliminować szumy z pomiarów. Zwiększenie pojemności baz danych pozwala na wielogodzinny pomiar. Pozbawione szumów pomiary sprawiają, iż urządzenie może być używane nawet w trakcie ruchu bądź ćwiczeń fizycznych. Dokonane wybory oraz zastosowane rozwiązania pozwoliły na wykonanie systemu spełniającego wymagania ujęte w założeniach o mobilności, możliwości użytku domowego oraz zdalnym dostępie do danych. Słowa kluczowe: elektrokardiografia, bazy danych szeregów czasowych, protokoły komunikacyjne, mikrokontrolery, urządzenie medyczne
Abstract:
The aim of the project was to develop a miniature device enabling the analysis of selected psychophysiological parameters of a human (e.g. ECG), intended for home use. One of the assumptions was to use the Arduino Primo or Raspberry Pi microcontroller platform in combination with sensor modules of selected sizes. The solution should provide communication with the server enabling remote access to recorded parameters. The problem was chosen due to the possibility of interaction with medical issues, important for a large number of people. The ability to view signals generated in the heart using inexpensive microcontroller platforms. Interdisciplinary character allows to broaden horizons for the application of technology in medicine. The requirement to send data to the server allowed to familiarize with the time series databases, communication protocols and data transmission standards. A comparison of available microcontroller platforms and shields expanding their capabilities to collect medical data was made. Arduino Primo was chosen because of the built-in possibility to transmit data wirelessly. Olimex-EKG-EMG- analog sensor for collecting data was chosen. Arduino software was designed to receive data from the sensor and sent to the server using the UDP protocol. As part of the work, the following programs were selected and configured: Telegraf, InfluxDB, Chronograph used for data reception, storage and visualization. This software environment provides remote viewing of measurement parameters. ECG charts were generated from time series stored in the database. Obtained charts are very similar to ECG charts generated by professional devices. Through successive improvements in data collection, noise from measurements has been eliminated. Increasing the capacity of databases allows for long period measurement. The noise-free measurements mean that the device can be used even during movement or physical exercise. The choices made and the solutions applied made it possible to create a system that meets the requirements included in the assumptions about mobility, the possibility of home use and remote access to data. Keywords: electrocardiography, time series database, communication protocol, microcontroller, medical device