Wykorzystanie urządzeń mobilnych do akwizycji i przetwarzania sygnałów biomedycznych w czasie rzeczywistym

• Autorzy: Harasimczuk Adrian , Sieczkowski Krzysztof

Identyfikatory

DOI

10.15199/59.2025.1.3

Warianty tytułu

EN

Use of mobile devices for real-time biomedical signal acquisition and processing

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano projekt aplikacji mobilnej, dedykowanej dla urządzenia typu smartphone pracującego pod kontrolą systemu operacyjnego Android, przeznaczonej do akwizycji sygnałów biomedycznych. Wybranym sygnałem biomedycznym stosowanym w niniejszej pracy był sygnał PPG (ang. Photoplethysmogram), pozyskany z dedykowanego układu. Dane zbierane są przy pomocy modułu ESP 32 z podłączonym sensorem typu MA X30102. Następnie przesyłane są w czasie rzeczywistym do urządzenia mobilnego za pośrednictwem sieci Bluetooth Low Energy. Do przetwarzania danych biomedycznych wykorzystano procesy filtrowania sygnału, detekcji wartości szczytowych, wyliczania pulsu i saturacji. Użytkownik ma możliwość obserwacji wyników w czasie rzeczywistym na dedykowanych wykresach. Wykonane badania testowe potwierdzają poprawność działania aplikacji oraz zawierają porównanie efektów pracy z pomiarami wykonanymi za pomocą urządzeń komercyjnych typu pulsoksymetr i smartwatch.

EN

This paper describes the design of a mobile application for a smartphone device running the Android operating system with the intent of acquiring biomedical signals. The selected biomedical signal used in this work was the Photoplethysmogram (PPG ) signal, acquired via a dedicated Analog Front-End (AFE) chip. The data is collected using an ESP 32 module with a MA X30102 type AFE sensor connected. It is then transmitted in real time to a mobile device via Bluetooth Low Energy. Signal filtering, peak detection, as well as pulse and saturation calculation processes were used to process the biomedical data. The user can observe the results in real time on dedicated graphs. Conducted test studies confirm that the application functions correctly and include a comparison of the results with measurements made with commercial devices such as pulse oximeter and smartwatch.

Słowa kluczowe

PL

aplikacja mobilna; przetwarzanie sygnałów; sygnał PPG

EN

mobile application; Android; signal processing; PPG signal; Bluetooth Low Energy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne
• Rocznik: 2025
• Tom: nr 1
• Strony: 21--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Harasimczuk Adrian

• Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego, Warszawa

autor

Sieczkowski Krzysztof

• Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego, Warszawa

Bibliografia

• [1] superapple4ever, „Steve Jobs Introducing The iPhone At MacWorld 2007,” 3 Grudzień 2010. : https://www.youtube.com/watch?v=x7qPAY9JqE4&ab_channel=superapple4ever.
• [2] Ericsson, „Ericsson Mobility Visualizer,” Czerwiec 2024. : https://www.ericsson.com/en/reports-and-papers/mobility-report/mobility-visualizer.
• [3] statcounter, „Mobile Operating System Market Share Worldwide,” Październik 2024. : https://gs.statcounter.com/os-market-share/mobile/worldwide/#monthly-202301-202301-bar.
• [4] Wikipedia, „Android (system operacyjny),” 24 Listopad 2024. : https://pl.wikipedia.org/wiki/Android_(system_operacyjny).
• [5] J. Chen, „Android Operating System (OS): Definition and How It Works,” 5 Czerwiec 2022. : https://www.investopedia.com/terms/a/android-operating-system.asp.
• [6] Google, „Android Open Source Project,” n.d. : https://source.android.com [Data uzyskania dostępu: 2024].
• [7] Google, „Develop Android apps with Kotlin,” n.d. : https://developer.android.com/kotlin [Data uzyskania dostępu: 2024].
• [8] A. Hertzman, „The blood supply of various skin areas as estimated by the photoelectric plethysmograph,” American Journal of Physiology, pp. 328-340, 31 Październik 1938.
• [9] T. Tamura, Y. Meada, M. Sekine i M. Yoshida, „Wearable Photoplethysmographic Sensors - Past and Present,” Electronics, pp. 282-302, 23 Kwiecień 2014.
• [10] Z. Frankiewicz, „Modelowanie zakłóceń i sygnału EKG na potrzeby testowania algorytmów służących do komputerowej analizy elektrokardiogramu,” w Zeszyty naukowe Politechniki Śląskiej, Katowice, Politechnika Śląska, 1989, pp. 51-64.
• [11] R. Martinek, M. Ladrova, M. Sidikova, R. Jaros, K. Behbehani, R. Kahankova i A. Kawala-Sterniuk, „dvanced Bioelectrical Signal Processing Methods: Past, Present and Future Approach - Part I: Cardiac Signals,” Sensors, 30 Lipiec 2021.
• [12] R. Lee, S. Sivakumar i L. K., „Review on remote heart rate measurements using photoplethysmography,” Multimedia Tools and Applications, pp. 44699-44728, 19 Październik 2023.
• [13] P. Sambit, „Peak Detection,” 2024. : https://jdsp.dev/peaks.html.
• [14] Medyczny Store, „Saturacja krwi – czym jest? Jakie są normy, jak i kiedy mierzyć saturację krwi?,” n.d. : https://medyczny.store/blog/blog-medyczny-centrum-wiedzy-i-wsparcia/saturacja-krwiczym-jest-jakie-sa-normy-jak-i-kiedy-mierzyc-saturacje-krwi. [Data uzyskania dostępu: 2024].
• [15] K. Hussain, „Design For A Cause 2021,” 27 Maj 2021. : https://community.element14.com/challenges-projects/design-challenges/design-for-a-cause-2021/b/blog/posts/vital-care--02-b-spo2-max30102.
• [16] Analog Devices, „Guidelines for SpO2 Measurement Using the Maxim MAX32664 sensor,”: https://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/an6845-SpO2-measurement-MAX32664.pdf. [Data uzyskania dostępu: 2024].
• [17] S. Bagha i L. Shaw, „A Real Time Analysis of PPG Signal for Measurement,” International Journal of Computer Applications, pp. 45-50, Grudzień 2011.
• [18] Analog Devices, „Recommended Configurations and Operating Profiles for MAX30101/MAX30102 EV Kits,” 2018. : https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/user-guides/max3010x-ev-kits-recommended-configurations-and-operatingprofiles.pdf.
• [19] N. Boukhennoufa, Y. Laamari, R. Benzid, “Signal Denoising Using A Low Computational Translation-Invariant-Like Strategy Involving Multiple Wavelet Bases:Application To Synthetic And Ecg Signals”, Metrol. Meas. Syst., Vol. 31 (2024) No. 2, pp. 259–278. DOI: 10.24425/mms.2024.148548
• [20] M. Szmajda, M. Chyliński, J. Sacha, J. Mroczka, „Three Methods For Determining Respiratory Waves From Ecg (Part I)”, Metrol. Meas. Syst., Vol. 30 (2023) No. 4, pp. 821–837. DOI: 10.24425/ mms.2023.147956
• [21] M. Szmajda, M. Chyliński, J. Sacha, J. Mroczka, „Three Methods For Determining The Respiratory Waves From Ecg (Part Ii)”, Metrol. Meas. Syst., Vol. 31 (2024) No. 1, pp. 51–71. DOI: 10.24425/mms.2023.148544

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).