Neinvazivní sledování zdravotního stavu pracovníků pomocí nositelného zařízení

Jan Pelíšek

Master's thesis

Non-invasive Monitoring of Workers' Health Using a Wearable Device

Anotácia:

Cílem této diplomové práce je návrh virtuálního přístroje pro zpracování zdravotnických dat z monitorace pracovníka, na to navazuje ověření tohoto přístroje experimentálním měřením pomocí nositelných senzorů a následná analýza získaných dat elektrokardiogramu (EKG) pomocí algoritmu detekce R-kmitů založeného na kontinuální vlnkové transformaci (CWT) a následné hodnocení kvality detekce a odhadu tepové frekvence (HR) pomocí této metodiky. Dále je připojena frekvenční analýza záznamu EMG pro vizualizaci kompozice spektra jednotlivých scénářů a kvantifikace zatížení pracovníka, v neposlední řadě také detekce aktivity pracovníka pomocí nové metody akcelerometr-gyroskop-magnetometr (AGM) z naměřeného EMG a jejich ověření vůči referenčnímu kamerovému záznamu. Studie byla provedena na reálných datech naměřených v rámci experimentálního měření v laboratorních podmínkách v rámci nové budovy CPIT TL3 na lince demonstrující Průmysl 4.0. Výstupem práce je virtuální přístroj pro zobrazení a analýzu základních vitálních funkcí sledovaného subjektu, který je monitorovaný pomocí komerčně dostupných zařízení Shimmer.

Abstract:

The aim of this thesis is to design a virtual device for processing medical data from monitoring of a worker. And validation of this device by experimental measurements using wearable sensors and subsequent analysis of the acquired electrocardiogram (ECG) data using a continuous wavelet transform (CWT)-based R-peak detection algorithm and subsequent evaluation of the quality of detection and heart rate (HR) estimation using this methodology. Frequency analysis of the EMG recording to visualize the spectrum composition of each scenario, and quantify the worker load. Finally, detection of worker activity using a novel accelerometer-gyroscope-magnetometer (AGM) method and from measured EMG, and their validation against a reference camera recording. The study was carried out on real data measured in experimental measurements in laboratory conditions within the new CPIT TL3 building on a line demonstrating Industry 4.0. The output of the work is a virtual instrument for displaying and analyzing the basic vital signs of the subject being monitored using commercially available Shimmer devices.

Kľúčové slová

Neinvazivní monitorace zdravotního stavu pracovníků pomocí nositelných zařízení, elektrokardiogram (EKG), elektromyogram (EMG), tepová frekvence (HR), variabilita tepové frekvence (HRV), akcelerometr, gyroskop, magnetometr, monitorování fyziologických proměnných, nositelná elektromyografie (EMG), platforma pro monitoraci fyziologických funkcí

Keywords

Non-invasive monitoring of workers health using wearable devices, Electrocardiogram (ECG), Electromyogram (EMG), Heart Rate (HR), Heart Rate Variability (HRV), Accelerometer, Gyroscope, Magnetometer, Monitoring of physiological variables, Wearable Electromyography (EMG), Platform for monitoring physiological functions

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 4. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 1. 6. 2023
• Vedúci: René Jaroš
• Oponent: Vlastimil Slaný

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Master programme:
Biomedicínské inženýrství