Physiopatch: A multi-modal wearable device for continuous cardiovascular and cardiopulmonary monitoring
Physiopatch: Sürekli ve non-ınvasif kardiyovasküler ve kardiyopulmoner takip için çoklu-modlu giyilebilir cihaz
- Tez No: 850877
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BEREN SEMİZ GÜRSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 71
Özet
Uzaktan izleme sistemleri, kardiyovasküler ve kardiyopulmoner sağlığı değerlendirmekte önemli avantajlar sunmakta, erken teşhisi kolaylaştırmakta ve kişiye özel tedavi planlarını mümkün kılmaktadır. Bu tezde, PhysioPatch adlı yeni bir giyilebilir cihazı sunmaktayız; bu cihaz, elektrokardiyogram (ECG), sismokardiyogram (SCG), fotopletismogram (PPG) ve vücut sıcaklığı dahil olmak üzere çeşitli fizyolojik sinyalleri eş zamanlı olarak yakalayarak kardiyovasküler ve kardiyopulmoner fonksiyonların kapsamlı izlenmesini kolaylaştırır. Tasarım, sternum üzerine yerleştirilmek üzere bir ana gövde ve daha kapsamlı bir değerlendirmeyi sağlamak adına distal ölçümleri mümkün kılan bir çıkarılabilir ek gövde içerir. Ana gövde, vücut sıcaklığı, ECG, proksimal PPG ve SCG sinyallerini ölçen sensörlerle beraber mikrodenetleyici, pil, pil yönetim sistemi (BMS), Bluetooth ve microSD kart gibi elektronikleri içerir. Ek gövde ise, distal PPG ve SCG sinyali için gereken sensörleri içermektedir. Çeşitli hemodinamik parametreleri (kalp atış hızı (HR), kalp atış hızı değişkenliği (HRV), solunum hızı, oksijen saturasyonu (SpO2) ve kan basıncı (BP)) hesaplamayı sağlayan algoritmalar da bu tezde sunulmaktadır. Sistem, 20 katılımcıyı içeren bir insan deneyi çalışmasıyla doğrulanmış ve sonuçlar, PhysioPatch'in yüksek kaliteli sinyaller elde edebildiğini ve doğru hemodinamik parametre hesaplamalarına olanak tanıdığını göstermiştir. Genel olarak, bu tür bir sistem, zaman ve çevresel stres faktörlerinden bağımsız olarak klinik ortamların dışında sürekli sağlık kontrolü imkanı sunabilir.
Özet (Çeviri)
Remote monitoring systems offer significant advantages in assessing cardiovascular and cardiopulmonary health, facilitating early diagnosis and enabling personalized treatment plans. In this thesis, we present a novel wearable patch, PhysioPatch, which could facilitate comprehensive monitoring of cardiovascular and cardiopulmonary functions by simultaneously capturing various physiological signals, including electrocardiogram (ECG), seismocardiogram (SCG), photoplethysmogram(PPG), and body temperature. The design comprises a main body intended forplacement on the mid-sternum and a detachable daughter body, enabling distal measurements to enhance comprehensive assessment. While the main body includes thesensors for measuring the body temperature, ECG, proximal PPG and SCG signals,and other electronics such as the microcontroller, the battery, the battery management system (BMS), the Bluetooth, and the microSD card; the daughter bodyhouses the sensors for distal PPG and SCG signal acquisition. Along with the system design, the algorithms to derive various hemodynamic parameters (heart rate (HR), heart rate variability (HRV), respiration rate, oxygen saturation (SpO2), andblood pressure (BP)) are also presented. The system was validated with a human subject study including 20 participants, and the results have revealed that the PhysioPatch is capable of achieving high-quality signals, resulting in accurate derivation of hemodynamic parameters. Overall, such a system could potentially offer continuous health monitoring outside clinical settings, regardless of time and environmentalstressors.