Název: Monitoring životních funkcí
Překlad názvu: Vital Signs Monitoring
Autoři: Kratochvíl, Pavel ; Mrázek, Vojtěch (oponent) ; Vašíček, Zdeněk (vedoucí práce)
Typ dokumentu: Bakalářské práce
Rok: 2023
Jazyk: eng
Nakladatel: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstrakt: [eng] [cze]
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.
Klíčová slova: Bluetooth; Bluetooth Low Energy; IoT; mesh; microcontroller; photoplethysmography; PPG; wearable; Bluetooth; Bluetooth Low Energy; fotopletysmografia; IoT; mesh; mikrokontrolér; nositelná zařízení; PPG

Instituce: Vysoké učení technické v Brně (web)
Informace o dostupnosti dokumentu: Plný text je dostupný v Digitální knihovně VUT.
Původní záznam: http://hdl.handle.net/11012/211137

Trvalý odkaz NUŠL: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-529414


Záznam je zařazen do těchto sbírek:
Školství > Veřejné vysoké školy > Vysoké učení technické v Brně
Vysokoškolské kvalifikační práce > Bakalářské práce