Nositelné systémy pro monitorovaní vitálních funkcí u zvířat na bázi virtuální bioinstrumentace

Marie Kazlepková

Bachelor's thesis

A Wearable System for the Monitoring of Vital Functions of the Animals Base on Virtual Bio‑Instruments

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá možnostmi nositelných systémů pro monitorování vitálních funkcí u zvířat na bázi virtuální bioinstrumentace. Teoretická část pojednává o současném stavu problematiky nositelných zařízení a metod monitorování, jež jsou využívány u zvířat. V rámci praktické části práce byl navržen měřící systém sestávající se z jednokanálového EKG zařízení, monitorující elektrickou aktivitu srdce, mikrofonů pro BKG snímající mechanické pohyby srdce, za cílem dlouhodobého monitorování koní v klidu i zátěži. Vzhledem k tomu, že monitorování koní či zvířat obecně je velmi náchylné k pohybovým artefaktům z důvodu neklidu, nespolupráce zvířete či ze samotného zátěžového měření, bylo zapotřebí experimentálně posoudit vhodnost použití BKG senzoru. Experimentem byla potvrzena teze, že BKG se nejeví jako vhodná metoda pro použití u zvířat, zejména pak při monitorování srdeční funkce zvířat v pohybu. Oproti tomu elektrokardiografie poskytuje poměrně robustní měřící metodu a v kombinaci s vhodným předzpracováním a detekčním algoritmem významných vrcholů v morfologii signálu je schopno poskytnout relevantní informaci o HR zvířete v zátěži.

Abstract:

This bachelors thesis is about different options for wearable systems which are used for monitoring vital signs of animals on the basis of virtual bioinstrumentation. The theoretical part is based on the current state of wearable systems and different methods of monitoring that are applied when it comes to animal examination. Practical part is centered around designing a measuring system which consists of single-channel ECG which monitors the electric aktivity of the heart. Secondly it consists of microphones for BCG that are used to scan the mechanical movement of the heart. This system is designed for long term monitoring of horses when they are stationary and also when the are in motion. Given that monitoring animals or horses is generally very prone to motion artefacts because of the animal not cooperating or because of the load measurement itself. I had to experimentally verify the suitability of BCG sensor. The experiment confirmed the theory that it is not suitable for use in animal monitoring especially when the animal is in motion. In contrast the ECG gives us a quite robust measuring method and when we use suitable preprocessing and a detection algorithm which monitors significant peaks in signal morphology. It is able to provide relevant information about the HR of the animal under effort.

Keywords

Elektrokardiografie (EKG) zvířat, balistrokardiografie (BKG), virtuální bioinstrumentace, LabVIEW, zátěžové monitorování koní, tepová frekvence (HR), hospodářská zvířata, welfare zvířat, stres, zdraví zvířat.

Keywords

Animal Electrocardiography (ECG), Ballistrocardiography (BCG), Virtual Bioinstrumentation, LabVIEW, Stress Monitoring of Horses, Heart Rate (HR), Farm Animals, Animal Welfare, Stress, Animal Health.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 2. 6. 2022
• Supervisor: Radek Martinek
• Reader: Zuzana Drábková

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Bachelor programme:
Biomedicínská technika