Bios: Biological input-output systems

Abstract

Este projecto visa a produção de um aparelho portátil para monitorização/análise da actividade cardíaca. Recebendo como entrada o sinal cardíaco (ECG - electrocardiograma), o dispositivo detecta a característica do sinal e, com base nessa característica, averigua se ocorreu alguma anomalia, produzindo um sinal de alarme se tal acontecer. O aparelho em causa tem que ser acessível, ter um baixo consumo energético, e a detecção de anomalias tem de ser efectuada em tempo real. Para que esta ultima condição se verificasse, o software implementado requer o mínimo de computação possível, de forma a efectuar todas as operações de detecção e análise num prazo limite de tempo, mantendo-se um detector fiável. O detector foi optimizado para uma frequência de entrada de 200Hz, e implementado em computador pessoal e num DSP (Digital Signal Processor – processador de sinal digital) desenvolvido pela Microchip. Ambas as implementações foram testadas recorrendo a sinais cardíacos fornecidos pela MIT-BIH Arrhythmia Database. Os testes desenvolvidos têm o propósito de testar a “qualidade” do detector e possíveis limitações do microprocessador usado, particularmente, no que diz respeito à capacidade de executar a detecção de anomalias cardíacas em tempo real.

ABSTRACT: This project intends to produce a portable device for monitoring/analysis of cardiac activity. Receiving the cardiac signal (ECG – electrocardiogram) as input, the device detects the signal’s characteristics and, based upon those characteristics, checks whether some anomaly has occurred, producing an alarm signal in such case. The aforementioned device has to be affordable, low-power consumption, and the detection of anomalies has to be done in real-time. For this last condition to be verified, the implemented software requires as little computation as possible, so as to carry out all of the detection and analysis operations in a specified amount of time, while maintaining the characteristics of a reliable detector. The detector has been optimized for an input sampling frequency of 200Hz, and it has been implemented in a personal computer and in a DSP (Digital Signal Processor), developed by Microchip. Both implementations have been tested resorting to cardiac signals supplied by the MIT-BIH Arrhythmia Database. The tests that have been developed are designed to verify the quality of the detector, as well as possible limitations of the microprocessor used, particularly, when it comes to the ability to carry out the detection of cardiac anomalies in real-time.