Date of Award

11-2022

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Electrical Engineering (MSEE)

Department

Electrical and Communication Engineering

First Advisor

Prof. Mahmoud Al Ahmad

Abstract

In this study, a method for concurrent measurement of heart rate (HR) respiration rate (RR) and blood pressure (BP) using movements of the chest wall is proposed. Unlike conventional approaches that use only laser, in this approach a laser source is used to collect the piezoelectric sensor output without the need for probing. The chest wall movements are transduced using an optical ODSL 8 sensor and a piezoelectric taped to the patient’s chest. Measurement data is used for development of algorithms for estimation of HR, RR and BP. Next measurements are taken while the subjects are breathing and holding their breath, and with and without the piezoelectric. For the breathing tests, the RR estimated with and without the piezoelectric are both 64% accurate as compared to reference measurements, while the HR estimated with the piezoelectric material attached to their chest is over 15% less accurate than the tests without the piezoelectric. For the tests done when the subject is holding their breath, the HR estimated from the measurements with the piezoelectric gives the highest accuracy of 92% which is over 20% more accurate than without the piezoelectric. The BP is also equally accurately estimated for the measurements with and without the piezoelectric. The setup demonstrates a feasible, unobtrusive piezoelectric assisted optical multi-vital signs measurement system.

Arabic Abstract


الكهرو ضغطية المعززة القائمة على الكشف بالليزر غير جراحي للعلامات الحيوية المتعددة

في هذه الدراسة، تم اقتراح طريقة للقياس المتزامن لمعدل ضربات القلب (HR) ومعدل التنفس (RR) وضغط الدم (BP) باستخدام حركات جدار الصدر. في هذا النهج يتم استخدام مصدر ليزر لجمع مخرجات المستشعر الكهرو ضغطي دون الحاجة إلى التحقيق. يتم نقل حركات جدار الصدر باستخدام مستشعر ODSL 8 البصري وشريط كهرو ضغطي على صدر المريض وذلك على عكس الأساليب التقليدية التي تستخدم الليزر فقط. تستخدم بيانات القياس لتطوير خوارزميات لتقدير معدل ضربات القلب (HR) ومعدل التنفس (RR) وضغط الدم (BP). يتم أخذ القياسات التالية أثناء تنفس الأشخاص وحبس أنفاسهم، ومع وبدون الكهرو ضغطية. بالنسبة لاختبارات التنفس، فإن معدل التنفس (RR) المقدر مع وبدون الكهرو ضغطية دقيق بنسبة 64٪ مقارنة بالقياسات المرجعية، في حين أن معدل ضربات القلب (HR) المقدرة بالمواد الكهرو ضغطية المرفقة بصدرها أقل دقة بنسبة تزيد عن 15٪ من الاختبارات بدون الطاقة الكهرو ضغطية. بالنسبة للاختبارات التي يتم إجراؤها عندما يحبس الشخص أنفاسه، فإن معدل ضربات القلب (HR) المقدرة من القياسات باستخدام الكهرو ضغطية تعطي أعلى دقة بنسبة 92٪ وهي أكثر دقة بنسبة 20 ٪ من دون الكهرو ضغطية. كما يتم تقدير ضغط الدم (BP) بدقة متساوية للقياسات مع وبدون الكهرو ضغطية. يوضح الإعداد نظاما عمليا لقياس العلامات الضوئية متعددة الحيوية بمساعدة الكهرو ضغطية غير المزعجة.

Download
COinS