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1
UNVERSIDADE POSITIVO
NÚCLEO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO
José Guilherme Domingos Nardes, Giovani Chequim
Orientador: Professor Eduardo Juliano Alberti
PULSEIRA PARA MONITORAMENTO DE QUEDA E BATIMENTO CARDÍACO
DE IDOSOS.
Curitiba, 2015
2
RESUMO
Segundo estatísticas publicadas pelo IBGE, nosso país caminha para se tornar um país
majoritariamente idoso. De acordo com o estudo, o grupo de 60 anos ou mais se tornará
maior que o grupo com até 14 anos já em 2030, em 2055, a participação dos idosos em nossa
população se apresentará em maior número do que a de jovens até 29 anos. Com isto, este
trabalho poderá ser explorado comercialmente, com o aumento da dificuldade para o cuidado
com os idosos, se apresentam com riscos eminentes no cotidiano dos mesmos.
Com intuito de explorar este nicho mercadológico propõem-se uma pulseira capaz de
efetuar o monitoramento dos batimentos cardíacos e detecção de queda de um indivíduo.
Podendo prover uma solução que com alguns sensores e um aplicativo para a capacidade de
realizar o monitoramento remoto do usuário da pulseira, assim antecipando o atendimento em
situações de riscos, podendo ser estas a bradicardia, taquicardia e uma queda.
Com resultados muito próximos dos produtos já existentes no mercado em todos os
aspectos, este trabalho se apresenta disposto a atender a uma demanda existente para seus
usuários.
Palavras-chave: Fotopletismografia, tecnologia assistiva, pulseira para monitoramento
cardíaco.
3
ABSTRACT
According to statistics published by IBGE, our country start to be become a major aged
country, as this study points, the group of 60 years or plus it will become bigger than the
group of 14 less, at 2030 and 2055 the participation of the group of 60+ it will be bigger than
people with less the 29 years. Thanks to that this work can be completely explored
commercially, when you have the increase of the difficulty to take care of these people,
where is the age with more risks in daily activities.
With the intention to explore the opportunity it is proposed a band able to perform the
heart rate monitoring and as well the fall detection of a person. Providing a solution with a
couple of sensors and an mobile application to perform the remote monitoring of the user of
the band, enabling the possibility to perform an treatment as fast as possible in any risk
situation, which could be a hard fall, an bradycardia or an tachycardia.
With the results very similar to professional products already on the market in all
aspects, this work presents itself as a very reliable product to attend a piece of the market
with this particular solution.
Keywords: Photoplethysmography, Assistive technology, wristband for heart rate.
4
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 5
1.1 OBJETIVO GERAL ..................................................................................................................... 5
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.......................................................................................................... 5
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .......................................................................................................... 6
2.1 FOTOPLETISMOGRAFIA ........................................................................................................... 6
2.2 DETECÇÃO DE QUEDA ............................................................................................................. 6
2.3 “BLUETOOTH” ......................................................................................................................... 7
3 ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA ................................................................................................................ 8
3.1 ANÁLISE DE REQUISITOS ......................................................................................................... 9
3.2 RESTRIÇÕES ........................................................................................................................... 10
3.3 DESCRIÇÃO DAS PARTES COMPONENTES E INTERFACEAMENTO ENTRE SISTEMAS ............ 10
4 DESENVOLVIMENTO ..................................................................................................................... 11
4.1 “HARDWARE” ........................................................................................................................ 11
4.2 “SOFTWARE” ......................................................................................................................... 17
5 TESTES E RESULTADOS .................................................................................................................. 21
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS E TRABALHOS FUTUROS ........................................................................ 22
7 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................ 23
5
1 INTRODUÇÃO
Atualmente a preocupação com o cuidado aos idosos tem se apresentado em uma
escala cada vez mais crescente graças ao grande aumento da terceira idade.
Normalmente, os idosos são monitorados através de equipamentos de ECG, “Holters”
ou outros dispositivos afim de detectar possíveis problemas. Para a aferição da
integridade do internado se faz necessário a interação humana, culminando em uma taxa
de imperfeição na análise das informações coletadas e também culminando em um
aumento de custo em relação aos colaboradores utilizados para tal atividade, assim
dificultando a acessibilidade ao pronto atendimento em hospitais.
Graças a dificuldade financeira apresentada foi idealizado o desenvolvimento de
uma pulseira para facilitar essa análise da frequência cardíaca por sensores e
comunicação com um aplicativo no celular que avisa os contatos de emergência em
qualquer situação de risco detectada, assim podendo ser efetuada a análise remotamente
via aplicativo desenvolvido e com isso reduzindo todos os riscos, custos da operação na
forma a qual ela existe atualmente e também trazendo mais conforto para as pessoas que
podem passar por alguma urgência e não estar em um local preparado como hospital.
1.1 OBJETIVO GERAL
Este projeto destina-se ao desenvolvimento de uma pulseira para monitoramento
cardíaco e detecção de queda, proporcionando uma maneira rápida e automática de
aviso aos contatos de emergência via aplicativo desenvolvido.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Projeto e desenvolvimento de solução embarcada para sensoriamento cardíaco e de
aceleração; estudo dos métodos de medição e aquisição de fluxo sanguíneo;
fundamentação teórica nos métodos de carga e descarga de baterias LiPo.
2. Projeto e desenvolvimento de circuitos de condicionamento e tratamento dos sinais
biológicos coletados dos sensores biométricos (“hardware”); Desenvolvimento de
um protocolo de transmissão de dados por um sistema sem fio; (comunicação);
6
3. Desenvolvimento de um “software” de supervisão, visualização e alarmes de
informações cardíacas; desenvolvimento de “firmware” embarcado no
microcontrolador responsável pelo processamento dos sinais dos sensores de
entrada. (“software”);
4. Testes de avaliação de desempenho do sistema como um só.
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 FOTOPLETISMOGRAFIA
A fotopletismografia é a técnica que efetua a medição e registro de modificações
de volume de uma parte do corpo, órgão ou membro, decorrente de fenômenos
circulatórios, pletismografia é uma palavra que se deriva do grego a qual significa
aumento e grafia (graphein) registro escrito, podendo afirmar que é o registro da
variação de volume. Essa tecnologia se baseia no princípio pletismografico para efetuar
a detecção de alterações no volume de sangue, por meios ópticos, “O sinal pulsátil do
volume de sangue (onda de pulso) é detectado pelo foto-transistor como uma
modulação do sinal original da onda portadora” (BHATTACHARYA, KANJILAL,
MURALIDHAR, 2001).
A absorção de luz pelas hemácias é o que possibilita a utilização da
pletismografia, o que representa que para as zonas do corpo-humano envolventes, a
absorção de luz visível se deve a hemoglobina, a qual tem sua melhor absorção de
radiação óptica na variação entre 600nm e 1200nm (HALLIDAY, 2008).
Para aferir os batimentos cardíacos de idosos, optou-se pela utilização de sensores
fotopletismográficos reflexivos, que apresentam um comportamento totalmente
diferenciado dos transmissivos. Nos sensores reflexivos tanto o foto-emissor quanto o
foto-transmissor são posicionados isolados em cada câmara para que se evite a
iluminação direta entre os mesmos, permitindo exclusivamente que a luz emitida pelo
emissor atinja o receptor, diferentemente da fotopletismografia transmissiva na qual o
foto-emissor e o foto receptor se apresentam em extremidade opostas da região de
interesse (V.V THIN, 2002).
2.2 DETECÇÃO DE QUEDA
Afim de detectar a queda dos indivíduos, acelerômetro e giroscópio foram
utilizados. O princípio básico do acelerômetro se resume em medir a aceleração própria,
7
graças a esta característica física se torna impossível a detecção de queda de um objeto
apenas com o acelerômetro. Graças a isso também se utilizou o giroscópio, o qual é
um dispositivo que consiste de um rotor suspenso por um suporte formado por dois
círculos articulados, com juntas tipo Cardan. Seu funcionamento baseia-se no princípio
da inércia, mas neste trabalho o giroscópio é utilizado pelo seu funcionamento baseado
na inércia, foi se possível efetuar a detecção de quando a pessoa viesse a sofrer uma
queda.
2.3 “BLUETOOTH”
Com a chegada do momento da integração dos sistemas da pulseira e do
aplicativo no celular Android foi se utilizado o “bluetooth” por ser uma opção barata e
muito confiável para a tarefa e tem as especificações padronizadas. Os dispositivos
“bluetooth” operam na faixa ISM (“Industrial, Scientific, Medical”) centrada em 2,45
GHz em sua camada física de Rádio (RF) que era formalmente reservada para alguns
grupos de usuários profissionais. “Nos Estados Unidos, a faixa ISM varia de 2400 a
2483,5 MHz. Na maioria da Europa a mesma banda também está disponível. No Japão
a faixa varia de 2400 a 2500 MHz. Os dispositivos são classificados de acordo com a
potência e alcance, em três níveis: classe 1 (100 mW, com alcance de até 100 m), classe
2 (2,5 mW e alcance até 10 m) e classe 3, (1 mW e alcance de 1 m, uma variante muito
rara). Cada dispositivo é dotado de um número único de 48 bits que serve de
identificação” (Alecrim, 2008)Graças a toda a padronização mundial do “bluetooth”,
foi escolhido o mesmo para toda a comunicação entre as soluções. Atualmente esta
tecnologia de comunicação wireless se apresenta capaz de atingir padrões de velocidade
de até 3 Mbps o que é muito acima do necessário para o trabalho, o qual só utiliza a
plataforma de comunicação para informar alguma situação de risco do usuário para ter o
mínimo de consumo de bateria possível.
O “bluetooth” é definido como uma arquitetura de camadas de protocolo,
constituído de alguns protocolos núcleo, os quais seriam (SIMPSON, 1994):
“Bluetooth” RF — especifica detalhes da interface com o ar, incluindo
frequência, salteamento, esquema de modulação e força da transmissão;
“Baseband” — fala sobre estabelecimento de conexão com uma
“piconet”, endereçamento, formato do pacote, temporização e controle de
energia;
8
“Link Manager Protocol” (LMP) — estabelece a configuração do link
entre dispositivos “bluetooth” e gerenciamento de links em andamento,
incluindo aspectos de segurança (ex. autenticação e encriptação), e
controle e negociação do tamanho do pacote da banda base;
“Logical Link Control and Adaptation Protocol” (L2CAP) — adapta os
protocolos da camada superior à camada de banda base, fornecendo
tantos serviços sem conexão quanto serviços orientados à conexão;
“Service Discovery Protocol” (SDP) — manipula informações do
dispositivo, serviços e consultas para características de serviço entre dois
ou mais dispositivos “bluetooth”.
3 ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA
O objetivo principal deste trabalho foi o desenvolvimento de uma pulseira
eletrônica, com capacidade de identificar situações de bradicardia, taquicardia e queda.
Para tal solução foi utilizado um sensor “PulseSensor” para a análise do fluxo
sanguíneo, um acelerômetro e giroscópio MPU-6050 e um módulo “bluetooth” HC-06
para toda a comunicação entre pulseira com o aplicativo Android e um ATMEGA168
como microcontrolador geral da pulseira. Para um melhor entendimento de como este
trabalho foi efetuado, em relação às aplicações de “hardware”, na base e os objetos de
análise. A Figura 1 mostra uma visão geral do trabalho e também a interligação dos
componentes principais.
O microcontrolador ATMEGA168 é responsável por ter os sensores capazes de
efetuar a análise do valor do fluxo sanguíneo proveniente do sensor fotopletismográfico
e transformar estes valores para a frequência cardíaca mais próxima possível, existindo
uma divergência de aproximadamente 7~10% do valor real. O microcontrolador
também é responsável pela análise dos valores capturados pelo acelerômetro, efetuando
análises para a detecção da queda e claro também se apresenta com a responsabilidade
de ativar o “bluetooth” toda vez que se for necessário. É importante ressaltar que
mesmo em casos onde a pessoa que utiliza o smartphone queira requisitar a aferição
cardíaca do usuário da pulseira, o microcontrolador efetuará a requisição atual dos
9
batimentos cardíacos de quem usa a pulseira e assim demonstrando na tela do
smartphone o valor calculado pelo microcontrolador.
Desta forma, pode-se dizer que o trabalho apresenta as seguintes funcionalidades:
• Detecção de Riscos autônoma;
• Comunicação externa independente;
• Identificação de batimentos cardíacos se requisitados por aplicativo;
• Interação sem fio com aplicativo Android.
3.1 ANÁLISE DE REQUISITOS
A pulseira atualmente é capaz de aferir batimentos cardíacos remotamente, efetuar
a detecção de quedas, efetuar a indicação de bradicardia e taquicardia do usuário, envio
das informações por “bluetooth” para um aplicativo em um “smart phone” Android, o
qual possui os contatos emergenciais previamente cadastrados e caso o usuário se
apresente em qualquer situação emergencial será enviado uma mensagem via SMS para
os contatos previamente cadastrados. A pulseira contém uma bateria de 3,7v e 350mA
que apresenta uma autonomia de 25 horas.
A medição da presença de sangue oxigenado se fez detectável via um sensor
educacional, mas que para a finalidade atenderia com sucesso ao trabalho pois apresenta
uma precisão aproximada à 171 bpm, funcionamento em temperaturas de -10ºC até
70ºC. Para o acelerômetro-giroscópio foi também utilizado um sensor educacional
(MPU-6050), porém o mesmo fornece os mesmos valores de aceleração e angulação
muito próximas aos existentes nas tecnologias atuais de +- 16g. Também apresenta
funcionamento normal nas mesmas temperaturas que o sensor de fotopletismografia.
10
3.2 RESTRIÇÕES
Para conseguir atingir um resultado próximo ao existente no mercado o sistema é
alimentado por meio de baterias LiPo, com autonomia de 10 horas de utilização
ininterruptas. O tamanho do dispositivo se apresenta uma cápsula de 4 cm x 3 cm para
ficar de tamanho agradável ao pulso do usuário.
3.3 DESCRIÇÃO DAS PARTES COMPONENTES E INTERFACEAMENTO
ENTRE SISTEMAS
Conforme a Figura 1, pode-se notar a presença de um diagrama de funcionamento
da pulseira. Composto por um microcontrolador, um módulo acelerômetro com
giroscópio, um sensor de fotopletismografia e um módulo “bluetooth”. Este circuito
tem por objetivo realizar a leitura dos sensores, efetuar cálculos para detecção de
situações de risco e comunicar-se via “bluetooth” com o aplicativo instalado no Celular.
Figura 1 – Diagrama de blocos do sistema geral (Os autores).
11
O sensor de fotopletismografia está conectado a porta analógica A0 do
microcontrolador, bem como o módulo com acelerômetro e giroscópio está conectado
as portas analógicas A4 e A5. Estas portas analógicas são utilizadas como entradas
padrões para os registrados SDA (“Serial Data”) e SCL (“Serial Clock”),
respectivamente, isto para o uso da biblioteca Wire, que permite a comunicação com
dispositivos que utilizam o protocolo de comunicação TWI I2C. Este protocolo utiliza
método ACK, que garante a chegada da informação para o microcontrolador e assim
proporciona maior confiabilidade na detecção de queda.
O microcontrolador comunica-se com o módulo “bluetooth”, através das portas
digitais 6 e 7, isto devido a utilização da biblioteca “SoftwareSerial”, que emula os
canais de comunicação RX e TX, respectivamente, nestas portas.
A comunicação entre a pulseira e o aplicativo, presente no celular, é realizada via
Bluetooth e apresenta um protocolo com método ACK, para garantir que as informações
cheguem ao destino. O módulo “bluetooth” está configurado para trabalhar com uma
taxa de transferência de 9600 bits por segundo.
O aplicativo tem por finalidade realizar a ação final, que é o envio de SMS para os
contatos de emergência. Para que esta execução seja realizada com êxito, é necessário
que o celular apresente como sistema operacional o Android, com versão igual ou
superior a 4.0.3 (“Ice Cream Sandwich”), tenha suporte a dispositivo “bluetooth”,
esteja com o serviço de SMS disponível e com o aplicativo desenvolvido neste projeto
instalado. Tendo estes requisitos, o aplicativo, após conexão com a pulseira, estará
constantemente verificando se existe informação proveniente da mesma para
posteriormente tomar a devida decisão.
4 DESENVOLVIMENTO
4.1 “HARDWARE”
Para realização deste trabalho, foram utilizados três tipos de sensores, um módulo
com acelerômetro e giroscópio acoplado (MPU-6050), para a detecção de queda e um
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sensor de fotopletismografia (“PulseSensor”), para verificação do fluxo sanguíneo
através de reflexão no pulso do usuário. Também neste projeto, existe um módulo
“bluetooth” responsável pela comunicação com o celular para o envio das informações
da pulseira para o aplicativo, conforme figura 2.
Figura 2 – Pulseira e os componentes embarcados (Os autores).
A detecção de queda e o diagnóstico de bradicardia ou taquicardia é realizado
por intermédio do circuito conforme a figura 4. Para isto, utilizou-se o ATMEGA168
que possui a configuração que atende os requisitos de funcionalidade e performance
buscados neste projeto, visto que são utilizados dois “timers” que geram interrupções a
cada 20 ms para analisar os valores analógicos provenientes dos sensores, para a
aquisição dos sinais por fotopletismografia foi utilizado o circuito apresentado na figura
3.
Figura 3 - Circuito Aquisição de sinais fotopletismográficos
13
O circuito apresentado na figura 3 foi utilizado para a detecção da variação do
volume sanguíneo, o qual tem suas saídas conectadas ao circuito demonstrado na figura
4, a qual apresenta de maneira genérica o circuito geral de funcionamento do
“hardware” desenvolvido para o trabalho.
Figura 4 - Circuito de desenvolvimento da pulseira
O desenvolvimento do “firmware” foi realizado através da própria IDE do
Arduino, que utiliza a linguagem de programação C++, com algumas alterações
específicas para o uso no microcontrolador. Este tem por finalidade realizar a leitura dos
valores provenientes dos sensores, realizar os devidos cálculos com base nestes valores,
verificar se o usuário se encontra em uma situação de risco e comunicar-se via
“bluetooth” com o aplicativo presente no celular. Este fluxo pode ser melhor
visualizado, através do fluxograma da figura 5.
14
Figura 5 – Fluxograma do “firmware” referente ao processo principal (Os autores).
Primeiramente, verifica-se o canal de comunicação “bluetooth”, para identificar se
o usuário está realizando alguma requisição. Caso exista, o comando proveniente do
aplicativo é lido e os dados são certificados através de um protocolo de comunicação.
Após identificar a consistência do comando, este é processado e a resposta é enviada
para o aplicativo.
Na segunda fase deste processamento principal, verificam-se as “flags” que
indicam uma situação de risco. Estas são alteradas pelos “timers” que serão explicados
logo em seguida. Após identificar uma situação de risco, ou seja, a “flag” está ativa, um
sinal é enviado para o aplicativo, contendo qual situação de risco foi detectada e
posteriormente a “flag” é desativada.
15
Conforme dito anteriormente, os “timers” são os verdadeiros responsáveis pela
coleta e processamento dos sinais provenientes dos sensores. Para melhor entendimento,
as figuras 6 e 7 apresentam os fluxogramas referentes aos dois “timers” utilizados:
Figura 6 – Fluxograma do “firmware” referente ao Timer1, processo de leitura de frequência cardíaca (Os autores).
O Timer1 é responsável pela verificação da frequência cardíaca em um intervalo
de um minuto. Assim que um batimento cardíaco é constatado, o tempo atual em
milissegundos é armazenado, bem como o intervalo entre o batimento atual e o último
batimento. É com este intervalo de tempo entre os batimentos cardíacos que se
determina a frequência cardíaca. Para obter um bpm (batimentos por minuto) confiável é
16
realizado a média dos dez últimos intervalos entre batimentos e este valor é aplicado
para um minuto. Após a identificação da frequência cardíaca, o próximo passo é
verificar se esta frequência corresponde a bradicardia ou taquicardia. Tendo constatado
algumas destas situações, a devida “flag” de situação de risco ativada, para
posteriormente ser tratada pelo processamento principal.
Figura 7 – Fluxograma do “firmware” referente ao Timer2, processo de detecção de queda (Os autores).
Já o Timer2, é responsável por constatar um momento de queda. Após a obtenção
dos valores analógicos, tanto do acelerômetro quanto do giroscópio, um processo de
análise é realizado com base em um estudo, onde foram realizados diferentes tipos de
quedas e constatado um padrão para uma queda. Então, assim que a queda é constatada,
a “flag” de indicador de queda é ativada e será posteriormente processada pelo fluxo de
código principal.
17
4.2 “SOFTWARE”
O “software” desenvolvido para este trabalho foi desenvolvido na linguagem de
programação JAVA, com base na estrutura de programação Android. Como IDE de
desenvolvimento, foi utilizado o “Android Studio” juntamente com o “Android SDK
Tools”.
O aplicativo consolidado possibilita a conexão e comunicação “bluetooth” com a
pulseira, o cadastramento (incluir, alterar, deletar) de usuários de emergência,
verificação da frequência cardíaca atual do usuário e envio de alerta de emergência.
Como o público alvo são os idosos, o desenvolvimento desta interface utilizou métodos
para a melhor utilização pelo usuário.
Para este aplicativo foi desenvolvido um menu lateral personalizado, utilizando
como base conceitos de “Navigation Drawer” e Fragmentos. Este menu compõe todas
as seções do aplicativo, que são as abas: Home, Conexão e Contatos de Emergência.
No fluxograma apresentado na figura 8 pode-se identificar a seção Home. Nesta
seção encontra-se dois botões sendo um para informar uma situação de emergência e
outro para verificar os batimentos cardíacos. O botão responsável por informar uma
situação de emergência, ao ser acionado, dispara um SMS para cada contato de
emergência cadastrados no banco de dados local do aplicativo. Já o botão para verificar
os batimentos cardíacos é responsável por realizar uma requisição via “bluetooth” para
a pulseira, utilizando o protocolo de comunicação.
A conexão com a pulseira é realizada na aba Conexão, que também pode ser
visualizada no fluxograma a seguir. Nesta, encontra-se um botão que é responsável por
encontrar a pulseira que foi previamente pareada via “bluetooth”. Esta busca é realizada
por um padrão de nome, em que somente os dispositivos com nomes que pertencem a
este padrão serão mostrados. Por fim, com a pulseira selecionada basta clicar no botão
Conectar, para que seja construído um canal de comunicação “bluetooth” entre o
Celular e a pulseira.
18
Figura 8 – Fluxograma do aplicativo, referente as seções Home e Conexão (Os autores).
Na figura 9, temos a continuação do fluxograma do aplicativo, com a aba
Contatos de Emergência. Esta, possibilita inserir, alterar ou excluir um contato de
emergência. É nesta aba que ocorre a persistência no banco de dados local do aplicativo.
Para o carregamento da tela desta seção, primeiramente é realizado uma consulta ao
banco de dados e posteriormente uma lista é carregada com os contatos obtidos.
19
Por fim, como último item do fluxograma, temos o processo em segundo plano.
Este processo é ativo sempre que a conexão entre a pulseira e o celular é estabelecida.
Ele é o responsável pela comunicação, logo, está em constante execução para verificar o
status da conexão com a pulseira e verificar se a pulseira enviou alguma informação.
Para a realização deste processo em segundo plano, foi utilizado “Handler”, que
torna possível a atualização da “Activity” mestre a partir de um fragmento, o que
viabiliza a atualização da barra de status de conexão com a pulseira a partir do
fragmento de Conexão. O “Handler” é muito útil também para a comunicação
propriamente dita, entre a pulseira e o aplicativo, pois assim que a “Thread” que
verifica as informações recebidas pelo “bluetooth” constatar uma mensagem, esta envia
uma mensagem para o “Handler” que por sua vez vai identificar a ação a ser tomada.
Como por exemplo, o “Handler” recebe uma mensagem de alerta de taquicardia, então
este chamará o serviço de alerta dos contatos de emergência via SMS passando como
parâmetro taquicardia. Ou ainda, o “Handler” recebe a resposta da solicitação de
batimentos cardíacos, logo este atualizará o fragmento responsável pela seção “HOLD”
com a frequência cardíaca do usuário, constatada pela pulseira.
20
Figura 9 - Fluxograma do aplicativo, referente a seção Contatos de Emergência e Processo em segundo plano
(Os autores).
21
5 TESTES E RESULTADOS
1 - Autonomia do sistema (em termos de bateria/consumo);
Utilizando-se um multímetro digital HM-2030 Hikari, foram efetuadas medições
de consumo de corrente do circuito em repouso e em funcionamento máximo (todos os
sensores sendo utilizados e “bluetooth” ligado) a fim de aferir o consumo real do
sistema e estimar a autonomia do mesmo.
No estado de repouso (sem acionamento do “bluetooth” ou sensores) e apenas
mantendo o circuito em espera, o circuito apresentou uma corrente de 60 mAh, sendo
grande parte dessa corrente sendo consumida pelo “bluetooth” em repouso.
2 - Taxa de acerto na detecção de queda;
Foram analisadas inúmeras amostras gráficas para a detecção de queda que apesar de
todo o aprimoramento, apresenta um índice de detecção de queda de 91%. Infelizmente
existem alguns movimentos que podem ser detectados como queda. Conforme o gráfico
1, pode-se notar que em momentos de caminhada, alguns picos de variação são
detectados pelo acelerômetro e giroscópio, ocasionando as falhas.
Gráfico 1 - Valores de captura do uso do acelerômetro
-20000
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
160000
180000
1
21
41
61
81
10
1
12
1
14
1
16
1
18
1
20
1
22
1
24
1
26
1
28
1
30
1
32
1
34
1
36
1
38
1
40
1
42
1
44
1
46
1
48
1
50
1
52
1
54
1
56
1
58
1
60
1
62
1
64
1
66
1
68
1
Ruídos Acelerômetro
X Y Z Gx Gy Gz
22
3 - Taxa de acerto na detecção frequência cardíaca;
Foram efetuadas aproximadamente 100 comparações entre os valores obtidos
entre a pulseira desenvolvida, pulseiras comerciais e métodos tradicionais, conforme
tabela 1:
Pulseira
Desenvolvida
Pulseira
Comercial
Monitor
Cardíaco
61 61 74
64 66 77
48 51 56
52 55 60
68 71 77
71 73 74
55 59 59
79 85 87
91 102 102
80 91 92 Tabela 1 - Valores analisados em testes cotidianos.
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS E TRABALHOS FUTUROS
O trabalho propôs um sistema de monitoramento cardíaco e detecção de queda.
De acordo com os valores e testes de confiabilidade obtidos foi possível o
desenvolvimento de uma pulseira com valores muitos próximos dos produtos existentes
no mercado com uma variação que ao máximo chegou de 12% de variação em relação
aos comerciais. Esta diferença pode ser facilmente reduzida com aplicação de filtros
passa-baixa após a captura do sinal fotopletismográfico, o qual continua a ser uma
opção para a comercialização da solução.
23
7 BIBLIOGRAFIA
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photoplethysmograph",Amer. J. Physiol.,vol. 124,pp.328 -340 1938
K. Yamakoshi, H. Shimazu, and T. Togawa,"Indirect measurement of instantaneous arte-rial
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PORTO, C. L. L., LIÇÕES DE ANGIOLOGIA E CIRURGIA VASCULAR,2005
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HALLIDAY, David. RESNICK, Robert e WALKER, Jearl. Fundamentos de Física: Gravitação,
Ondas e Termodinâmica vol.2: 8ª edição, 2008
ALECRIM, Emerson (2008) Tecnologia “Bluetooth”
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