Sensores RFID UHF para monitoramento das frequências cardíaca e respiratória

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: ARAUJO, Jéssyca Iasmyn Lucena.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande; Brasil; Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI; PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA; UFCG
• Palavras-chave em Português: Frequência cardíaca; Frequência respiratória; Sinais vitais; Monitoramento; Metamaterial; Etiqueta flexível; Radiofrequência; Heart rate; Respiratory rate; Vital signals; Monitoring; Flexible tag; Radio frequency; RFID; Engenharia Elétrica
• Link de acesso: https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/39604

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de sensores de Identificação por Radiofrequência de Ultra Alta Frequência para monitoramento das frequências cardíaca e respiratória e a avaliação de sua viabilidade. Foi utilizada a etiqueta RFID no substrato flexível de poliimida (Kapton®) com uma espuma de polietileno expandido de 4 mm, incluindo uma estrutura baseada em metamaterial na camada refletora para melhorar o seu desempenho em proximidade ao corpo, aumentando o seu valor máximo de ganho. Foi possível obter um alcance de leitura máximo simulado de 4,52 m sem entrada de tensão DC com a etiqueta contendo uma célula de Ressoador de Anéis Fendidos Complementares de dois anéis. O monitoramento da frequência respiratória é baseado nas variações do Indicador da Intensidade do Sinal Recebido pelo leitor devido aos movimentos respiratórios. As medições com o sensor de frequência respiratória foram realizadas com a etiqueta sobre abdômen e tórax e com a participante estando em pé e sentada. O maior alcance de leitura medido com esse sensor foi de 2,26 m com a etiqueta sobre o abdômen da participante sentada. Os dados de RSSI medidos foram processados utilizando as wavelets Daubechies de ordem 7 e Symlet de ordem 6 considerando três níveis de decomposição do sinal. As frequências respiratórias obtidas, após o processamento, foram validadas por meio de comparação com a frequência do metrônomo e com os resultados de um monitor de sinais vitais, com exceção apenas da medição com a etiqueta sobre o tórax da participante em pé, sendo observada uma diferença de um ciclo respiratório. Já o monitoramento da frequência cardíaca, foi baseado no intervalo de tempo entre duas interrupções sucessivas na comunicação RFID, as quais ocorrem ao ser detectado um batimento cardíaco. Para isso, foi desenvolvido um sensor constituído por Arduino UNO com módulo AD8232 e três eletrodos, amplificador não inversor, comparador inversor, temporizador, divisor de tensão e etiqueta RFID. Quando a onda R do sinal de eletrocardiograma é detectada, o sinal de entrada de tensão DC do chip RFID da etiqueta permanece em nível alto por 145,20 ms, interrompendo a comunicação entre a etiqueta e o leitor RFID. A frequência cardíaca adquirida, após identificação do intervalo de tempo entre duas interrupções consecutivas na comunicação, também foi validada por meio de comparação com os resultados de um monitor de sinais vitais. Desta forma, foi possível verificar a viabilidade de utilização da tecnologia RFID no monitoramento das frequências cardíaca e respiratória.