Mobile ECG acquisition device for early diagnosis based on Pan-Tompkins algorithm

In recent years, the usage of mobile electrocardiogram (ECG) devices has drawn much attention not only to in house patients but to home patients as well. The devices are truly useful for cardiac patients who need continuous monitoring while they are engaged in daily activities. The portable ECG devices particularly facilitate real time ECG recording and analysis for further examination by the doctors. This project focuses on implementing a mobile ECG acquisition device using Arduino UNO, Bluetooth HC-05 and AD8232 Heart Rate Monitor. Pan-Tompkins algorithm is used for QRS complex detection in order to classify the ECG signals either as normal or abnormal that is useful for early diagnosis. The goal of interest is to obtain a correct detection of QRS complex with high accuracy. Thus, the Pan-Tompkins algorithm is suitable as it is a well-known, simple yet efficient method in detecting QRS complexes accurately. The device acquires a Bluetooth technology to send raw data of ECG signal to Android smartphone. The ECG signals are displayed on the mobile interface and then the ECG signal analysis will be carried out by developing the Java-based Android application. The application will offer ECG processing techniques including R-R interval and QRS duration parameter extraction analysis. This device provides three ECG electrodes using Lead II placement for recording. The traces of the ECG leads are then plotted by the app. After that, the ECG data are saved as text files in the phone storage. The users also can view their history records of the previous ECG recording. The mobile app can capture and plot the incoming ECG signals from the remote device. The results shown that for a normal ECG signals, it will have the following parameters; heart rate of 60 to 100 beats per second, R-R interval duration of 0.4s to 1.2s, and QRS duration of 0.06s to 0.10s; else it will considered as abnormal signal

Estudo e conceção de um dispositivo para massagem cardíaca

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia BiomédicaO número de mortos associados a paragens cardiorrespiratórias é cada vez mais elevado, sendo este um dos motivos para classificar esta causa como uma das principais causas de morte atualmente em Portugal. Isto deve-se ao facto de a população portuguesa apresentar um grande histórico de doenças cardíacas, ou um estilo de vida sedentário, por outro lado trata-se de uma população cada vez mais envelhecida, em que as paragens cardiorrespiratórias são bastante frequentes. Após ser identificada uma paragem cardiorrespiratória, a sua intervenção deverá ser imediata, iniciando-se a cadeia de suporte básico de vida, em que são realizadas um conjunto de manobras, entre as quais compressões cardíacas manuais. No entanto, este método manual não é suficientemente eficaz, podendo provocar a exaustão no socorrista e este ver-se obrigado a ter de desistir de socorrer o seu paciente. A Engenharia Biomédica tem como função auxiliar as necessidades existentes nestas áreas e através do desenvolvimento de dispositivos tornar o trabalho dos profissionais de saúde mais simples e mais eficaz. Por conseguinte, revelou-se essencial o desenvolvimento de um dispositivo capaz de realizar massagens cardíacas de forma automática, para que o socorrista pudesse realizar outras funções enquanto o dispositivo executaria de forma correta a massagem. Esta dissertação pretende dar resposta a essa dificuldade através do desenvolvimento de um dispositivo, capaz de se ajustar às dimensões da população portuguesa, nomeadamente às crianças, sendo que os dispositivos atuais não apresentam essa capacidade, que seja facilmente ajustável e com uma utilização intuitiva e cujo custo não seja tão elevado, comparativamente com os restantes dispositivos. De forma a compreender como pode ser desenvolvido um dispositivo de massagem cardíaca, foram estudadas as compressões torácicas manuais e quais as limitações deste processo, tornando-se possível analisar as especificações que o dispositivo deveria ter. O estudo principal desta dissertação foi focado sobre o mecanismo de compressão, de forma a perceber como é que este poderia ser otimizado e simular as compressões manuais de forma mais eficaz. Foi realizada uma análise de movimento e o desenvolvimento de um mecanismo do tipo came-seguidor. O conceito de dispositivo final foi desenvolvido com recurso ao software Solidworks 2019, em que os detalhes de elaboração tanto a nível de ajustes, como funcionamento e estético foram devidamente apresentados e justificados. Por fim, é realizada uma breve conclusão, em que são apresentadas melhorias que podem ser consideradas como ponto de partida para um trabalho futuro.The number of deaths associated with cardiorespiratory arrest is increasing, and this is one of the reasons for classifying this cause as one of the main causes of death in Portugal today. This happens because the Portuguese population has a great history of heart diseases, or a sedentary lifestyle, on the other hand it is an increasingly aged population, in which cardiac arrest is quite frequent. After being identified a cardiorespiratory arrest, its intervention should be immediate, starting the basic life support chain, in which a series of maneuvers are performed, including manual cardiac compressions. However, this manual method is not effective enough and can cause exhaustion in the rescuer and he is forced to give up rescuing his patient. Biomedical Engineering has the function of helping the existing needs in these areas and through the development of devices make the work of health professionals simpler and more effective. Therefore, it was essential to develop a device capable of performing cardiac massages automatically, so that the rescuer could perform other functions while the device would perform the massage correctly. This dissertation aims to respond to this difficulty by developing a device capable of adjusting to the dimensions of the Portuguese population, particularly children, and the current devices do not have this capacity, which is easily adjustable and intuitive to use and whose cost is not as high as other devices. To understand how a cardiac massage device can be developed, manual chest compressions were studied and what the limitations of this process are, making it possible to analyze the specifications that the device should have. The main study of this dissertation was focused on the compression mechanism, to understand how it could be optimized and simulate manual compressions more effectively. A movement analysis and the development of a cam-guide-type mechanism were performed. The final device concept was developed using Solidworks 2019 software, in which the details of the elaboration, both in terms of adjustments, operation and aesthetics, were duly presented and justified. Finally, a brief conclusion is made, in which improvements are presented that can be considered as a starting point for future work