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dc.creatorLuiz, Luiz Eduardo de Melo-
dc.date.accessioned2025-01-10T20:52:45Z-
dc.date.available2025-01-10T20:52:45Z-
dc.date.issued2024-12-03-
dc.identifier.citationLUIZ, Luiz Eduardo de Melo. Interface gráfica e hardware modulado multiuso portátil de aquisição de ECG e EMG. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35760-
dc.description.abstractThe growth in the market for wearable systems for monitoring vital signs has led to a problem related to the lack of implementation of these devices in practical environments, given the difficulty of integrating the acquisition of physiological data into relevant data for biomedical analysis. The main objective of the work proposed here is to develop a system that covers all the stages of an electronic system, namely hardware, firmware and a graphical interface compatible with acquisition, enabling real-time monitoring of electrocardiogram (ECG) and electromyogram (EMG) signals, providing the user with analogue and digital processing options, detection of events of interest and calculation of intrinsic parameters of each signal. Given that this system can be used for various purposes, the user must be able to intuitively change the acquisition and processing parameters, creating greater application versatility. As a result, the acquisition module was developed with connectors to interface with the electrode cable that serves as the sensor, with analogue conditioning calculated individually for each signal based on its area of interest, obtaining an appropriate conditioning frequency response for each signal. The conditioning includes an instrumentation amplifier, a low-pass filter and a high-pass filter. Since power transmission at 50 Hz (Portugal) is the biggest source of noise in the signal, a band-reject filter was implemented, achieving a signal-to-noise ratio of 1776.23 V/V for the ECG and 3544.05 V/V for the EMG. The collected data is transmitted via Bluetooth® using an ESP32 v4 microcontroller to the graphical interface. On the interface, the user has a controller tab that allows control of the Bluetooth® connection, changes to the sampling frequency, the continuous signal display window size, deleting the collected data, and saving the data for future analysis. There are also four switchable tabs: 'Acquisition', 'Contraction', 'Filter' and 'Heart Rate'. The first tab displays the signal, analogue and digital filtering controls and activation of autonomous event detection. A methodology adapted from reconstructing a synthetic signal based on the frequency ranges of the original ECG signal obtained using the Wavelet transform was implemented for the autonomous detection of ECG peaks. To detect contractions, a methodology was implemented to compare the lowfrequency modulator curve of the EMG signal with a configurable threshold that defines the contraction and rest periods. The second tab is responsible for displaying contraction data. The user can analyse separate contractions, edit, create or delete contractions, and the interface provides intrinsic data for each signal. In the third tab, the filters can be edited, where the user can change the parameters of the implemented digital low-pass, high-pass, and Notch filters. Finally, on the fourth tab, the user can analyse each cardiac cycle separately, as well as the heart rate during the entire signal period, with the interface providing the size of portions of the cycle commonly used in the literature to detect cardiac pathologies.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/pt_BR
dc.subjectEletrocardiografiapt_BR
dc.subjectEletromiografiapt_BR
dc.subjectProcessamento de sinais - Técnicas digitaispt_BR
dc.subjectConversores analógicos-digitaispt_BR
dc.subjectAlgorítmospt_BR
dc.subjectElectrocardiographypt_BR
dc.subjectElectromyographypt_BR
dc.subjectSignal processing - Digital techniquept_BR
dc.subjectAnalog-to-digital converterspt_BR
dc.subjectAlgorithmspt_BR
dc.titleInterface gráfica e hardware modulado multiuso portátil de aquisição de ECG e EMGpt_BR
dc.title.alternativeGraphic interface and modulated multi-purpose portable ECG and EMG acquisition hardwarept_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoO crescimento do mercado de sistemas vestíveis de monitoramento de sinais vitais carrega um problema relacionado a falta de implementação desses dispositivos em ambientes práticos, visto a dificuldade de integrar a obtenção de dados fisiológicos em dados relevantes para análise biomédica. O trabalho proposto aqui tem como principal objetivo desenvolver um sistema que abranja todas as etapas de um sistema eletrônico, nomeadamente, hardware, firmware, e interface gráfica compatível com a aquisição, permitindo o acompanhamento em tempo real de sinais de eletrocardiograma (ECG) e eletromiograma (EMG), fornecendo ao usuário opções de processamento analógico e digital, detecção de eventos de interesse e cálculo de parâmetros intrínsecos de cada sinal. Partindo da possibilidade desse sistema ser aplicado com diversos objetivos, os parâmetros de aquisição e processamento devem ser intuitivamente alteráveis pelo usuário, criando maior versatilidade. Como resultado, o módulo de aquisição foi desenvolvido com conectores para fazer interface com o cabo de eletrodos que serve de sensor, com condicionamento analógico calculado de forma individual para cada sinal, baseado em sua área de interesse, obtendo uma resposta em frequência de condicionamento adequada para cada sinal, incluindo um amplificador de instrumentação, um filtro passa-baixas e um filtro passaaltas. Sendo a transmissão de energia, feita em 50 Hz (Portugal), a maior fonte de ruído no sinal, um filtro rejeita-faixa foi implementado, atingindo um fator de sinal-ruído de 1776,23 V/V para o ECG e 3544,05 V/V para o EMG. Os dados coletados são transmitidos via Bluetooth® utilizando um microcontrolador ESP32 v4 para a interface gráfica. Na interface, o usuário tem uma aba controladora que permite: o controle da conexão Bluetooth®, alterações na frequência de amostragem, tamanho da janela de exibição contínua do sinal, excluir os dados coletados, e salvar os dados para análise futura. Também há quatro abas alternáveis: <Acquisition=, <Contraction=, <Filter= e <Heart Rate=. A primeira aba serve para apresentar o sinal, os controles de filtragem analógica e digital e ativação de detecção autônoma de eventos. Para detecção autônoma de picos do ECG, foi implementado uma metodologia adaptada da reconstrução de um sinal sintético baseado em faixas de frequência do sinal de ECG original, obtida através da transformada de Wavelet. Para a detecção de contrações, foi implementada a metodologia de comparação da curva moduladora de baixa frequência do sinal de EMG com um limiar configurável que define os períodos de contração e repouso. A segunda aba é responsável pela exposição de dados de contrações, o usuário pode analisar contrações separadas, editar, criar ou excluir contrações, além da interface fornecer dados intrínsecos de cada sinal. Na terceira aba é possível editar os filtros, onde usuário pode alterar os parâmetros dos filtros digitais passa-baixas, passa-altas e Notch implementados. Por fim, na quarta, o usuário pode analisar cada ciclo cardíaco separadamente, além da frequência cardíaca durante todo o período de sinal, com a interface fornecendo o tamanho de porções do ciclo comumente utilizados na literatura para detecção de patologias cardíacas.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0001-9305-091Xpt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5243215249934186pt_BR
dc.contributor.advisor1Silva, Wilson José da-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-6288-3625pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6419561860187332pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Teixeira, João Paulo Ramos-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-6679-5702pt_BR
dc.contributor.referee1Schneider, Fábio Kurt-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6916-1361pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1463591813823167pt_BR
dc.contributor.referee2Coutinho, Fábio Rizental-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-3016-989Xpt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7980751861311441pt_BR
dc.contributor.referee3Silva, Wilson José da-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-6288-3625pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6419561860187332pt_BR
dc.contributor.referee4Swinka Filho, Vitoldo-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0003-4622-909Xpt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/2318564218901752pt_BR
dc.contributor.referee5Teixeira, João Paulo Ramos-
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000-0002-6679-5702pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrialpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
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