dc.creator.ID |
ARAUJO, J. I. L. |
pt_BR |
dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/4323545434275168 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
SERRES, Alexandre Jean René. |
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dc.contributor.advisor1ID |
SERRES, Alexandre Jean René |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/5988817460788034 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor2 |
SANTOS, Danilo Freire de Souza. |
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dc.contributor.advisor2ID |
Danilo F. S. Santos |
pt_BR |
dc.contributor.advisor2Lattes |
http://lattes.cnpq.br/9890987649970131 |
pt_BR |
dc.contributor.referee1 |
LIMA, Antonio Marcus Nogueira. |
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dc.contributor.referee2 |
QUEIROZ, Wamberto José Lira de. |
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dc.contributor.referee3 |
GOMES NETO, Alfredo. |
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dc.contributor.referee4 |
CAMPOS, Antonio Luiz Pereira de Siqueira. |
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dc.description.resumo |
Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de sensores de Identificação por
Radiofrequência de Ultra Alta Frequência para monitoramento das frequências cardíaca e
respiratória e a avaliação de sua viabilidade. Foi utilizada a etiqueta RFID no substrato flexível
de poliimida (Kapton®) com uma espuma de polietileno expandido de 4 mm, incluindo uma
estrutura baseada em metamaterial na camada refletora para melhorar o seu desempenho em
proximidade ao corpo, aumentando o seu valor máximo de ganho. Foi possível obter um alcance
de leitura máximo simulado de 4,52 m sem entrada de tensão DC com a etiqueta contendo uma
célula de Ressoador de Anéis Fendidos Complementares de dois anéis. O monitoramento da
frequência respiratória é baseado nas variações do Indicador da Intensidade do Sinal Recebido
pelo leitor devido aos movimentos respiratórios. As medições com o sensor de frequência
respiratória foram realizadas com a etiqueta sobre abdômen e tórax e com a participante estando
em pé e sentada. O maior alcance de leitura medido com esse sensor foi de 2,26 m com a
etiqueta sobre o abdômen da participante sentada. Os dados de RSSI medidos foram
processados utilizando as wavelets Daubechies de ordem 7 e Symlet de ordem 6 considerando
três níveis de decomposição do sinal. As frequências respiratórias obtidas, após o
processamento, foram validadas por meio de comparação com a frequência do metrônomo e
com os resultados de um monitor de sinais vitais, com exceção apenas da medição com a
etiqueta sobre o tórax da participante em pé, sendo observada uma diferença de um ciclo
respiratório. Já o monitoramento da frequência cardíaca, foi baseado no intervalo de tempo
entre duas interrupções sucessivas na comunicação RFID, as quais ocorrem ao ser detectado
um batimento cardíaco. Para isso, foi desenvolvido um sensor constituído por Arduino UNO
com módulo AD8232 e três eletrodos, amplificador não inversor, comparador inversor,
temporizador, divisor de tensão e etiqueta RFID. Quando a onda R do sinal de
eletrocardiograma é detectada, o sinal de entrada de tensão DC do chip RFID da etiqueta
permanece em nível alto por 145,20 ms, interrompendo a comunicação entre a etiqueta e o leitor
RFID. A frequência cardíaca adquirida, após identificação do intervalo de tempo entre duas
interrupções consecutivas na comunicação, também foi validada por meio de comparação com
os resultados de um monitor de sinais vitais. Desta forma, foi possível verificar a viabilidade
de utilização da tecnologia RFID no monitoramento das frequências cardíaca e respiratória. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI |
pt_BR |
dc.publisher.program |
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UFCG |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
Engenharia Elétrica |
pt_BR |
dc.title |
Sensores RFID UHF para monitoramento das frequências cardíaca e respiratória |
pt_BR |
dc.date.issued |
2024-09-04 |
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dc.description.abstract |
In this work, the development of Ultra High Frequency Radio Frequency Identification
sensors for monitoring heart and respiratory rates and the evaluation of their feasibility is
presented. The RFID tag was used on a flexible polyimide substrate (Kapton®) with a 4 mm
expanded polyethylene foam, including a metamaterial-based structure in the reflector layer to
improve its performance in proximity to the body, increasing its maximum gain value. A
simulated maximum read range of 4.52 m was achieved without DC voltage input with the tag
containing a two-ring Complementary Split Ring Resonator cell. Respiratory rate monitoring
is based on variations in the Received Signal Strength Indicator by the reader due to respiratory
movements. Measurements with the respiratory rate sensor were performed with the tag on the
abdomen and chest while the participant was standing and sitting. The maximum measured read
range with this sensor was 2.26 m with the tag on the participant's abdomen while sitting. The
measured RSSI data were processed using Daubechies wavelets of order 7 and Symlet of order
6, considering three levels of signal decomposition. The obtained respiratory rates, after
processing, were validated by comparison with the metronome frequency and with the results
of a vital signals monitor, with the exception of the measurement with the tag on the
participant's chest while standing, where a difference of one breathing cycle was observed.
Heart rate monitoring, on the other hand, was based on the time interval between two successive
interruptions in RFID communication, which occur when a heartbeat is detected. For this
purpose, a sensor was developed consisting of an Arduino UNO with AD8232 module and three
electrodes, non-inverting amplifier, inverting comparator, timer, voltage divider and RFID tag.
When the R wave of the electrocardiogram signal is detected, the DC voltage input signal of
the tag's RFID chip remains high for 145.20 ms, interrupting communication between the tag
and the RFID reader. The acquired heart rate, after identifying the time interval between two
consecutive communication interruptions, was also validated by comparison with the results of
a vital signals monitor. In this way, it was possible to verify the feasibility of using RFID
technology for monitoring heart rate and respiratory rate. |
pt_BR |
dc.identifier.uri |
http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/39604 |
|
dc.date.accessioned |
2024-12-19T12:40:30Z |
|
dc.date.available |
2024-12-18 |
|
dc.date.available |
2024-12-19T12:40:30Z |
|
dc.type |
Tese |
pt_BR |
dc.subject |
Frequência cardíaca |
pt_BR |
dc.subject |
Frequência respiratória |
pt_BR |
dc.subject |
Sinais vitais |
pt_BR |
dc.subject |
Monitoramento |
pt_BR |
dc.subject |
Metamaterial |
pt_BR |
dc.subject |
Etiqueta flexível |
pt_BR |
dc.subject |
Radiofrequência |
pt_BR |
dc.subject |
Heart rate |
pt_BR |
dc.subject |
Respiratory rate |
pt_BR |
dc.subject |
Vital signals |
pt_BR |
dc.subject |
Monitoring |
pt_BR |
dc.subject |
Metamaterial |
pt_BR |
dc.subject |
Flexible tag |
pt_BR |
dc.subject |
Radio frequency |
pt_BR |
dc.subject |
RFID |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.creator |
ARAUJO, Jéssyca Iasmyn Lucena. |
|
dc.publisher |
Universidade Federal de Campina Grande |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.title.alternative |
UHF RFID sensors for heart rate monitoring and Respiratory |
pt_BR |
dc.identifier.citation |
ARAUJO, Jéssyca Iasmyn Lucena. Sensores RFID UHF para monitoramento das frequências cardíaca e respiratória. 2024. 156 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2024. |
pt_BR |