Desarrollo de un sistema de oxímetro de pulso tipo reflexión portátil para adquirir señales PPG limpias y medir la frecuencia cardíaca y la SpO con y sin movimiento del dedo
Autores: Banik, Partha Pratim; Hossain, Shifat; Kwon, Tae-Ho; Kim, Hyoungkeun; Kim, Ki-Doo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Desarrollo de un sistema de oxímetro de pulso tipo reflexión portátil para adquirir señales PPG limpias y medir la frecuencia cardíaca y la SpO con y sin movimiento del dedo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Dispositivos clínicos
Oxímetro de pulso
Señales de fotopletismografía
Frecuencia cardíaca
Saturación de oxígeno capilar periférica
Artefacto de movimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 47
Citaciones: Sin citaciones
Los dispositivos clínicos desempeñan un papel vital en el diagnóstico y monitoreo de la salud de las personas. Un oxímetro de pulso (PO) es uno de los dispositivos clínicos más comunes para la atención médica crítica. En este documento, explicamos cómo desarrollamos un PO portátil. Proponemos un nuevo circuito electrónico basado en un filtro analógico que puede separar las señales de fotopletismografía (PPG) roja y verde, adquirir señales PPG limpias y estimar la frecuencia cardíaca (PR) y la saturación de oxígeno capilar periférico (SpO). Proponemos un algoritmo de medición de PR y SpO con y sin artefacto de movimiento. Consideramos tres tipos de artefactos de movimiento con nuestra señal PPG limpia adquirida de nuestro circuito electrónico propuesto. Para evaluar nuestro algoritmo propuesto, medimos la precisión de nuestra SpO y PR estimadas. Para evaluar la calidad de nuestra PR estimada (bpm) y SpO (%) con y sin el artefacto de movimiento del dedo, utilizamos las métricas de evaluación de calidad: error porcentual absoluto medio (MAPE), error absoluto medio (MAE) y factor de cercanía de referencia (RCF). Sin la condición de movimiento del dedo, encontramos que nuestro dispositivo PO portátil propuesto logró un MAPE promedio del 2.81%, MAE de 2.08 bpm, 0.97 RCF y una precisión de SpO del 98.96%. Con movimiento del dedo, el dispositivo PO portátil propuesto logró un MAPE promedio del 4.5%, MAE de 3.66 bpm, 0.96 RCF y una precisión de SpO del 96.88%. También mostramos una comparación de nuestro dispositivo PO propuesto con un dispositivo comercial de oxímetro de pulso de dedo (FPO). Hemos encontrado que nuestro dispositivo PO propuesto funciona mejor que el dispositivo FPO comercial en condiciones de movimiento del dedo. Para demostrar la implementación de nuestro PO portátil, desarrollamos una aplicación de teléfono inteligente para permitir que el dispositivo PO comparta señales PPG, PR y SpO a través de comunicación Bluetooth. También mostramos las posibles aplicaciones de nuestro PO propuesto como dispositivo PO portátil, de mano y un sistema de adquisición de señales PPG.
Descripción
Los dispositivos clínicos desempeñan un papel vital en el diagnóstico y monitoreo de la salud de las personas. Un oxímetro de pulso (PO) es uno de los dispositivos clínicos más comunes para la atención médica crítica. En este documento, explicamos cómo desarrollamos un PO portátil. Proponemos un nuevo circuito electrónico basado en un filtro analógico que puede separar las señales de fotopletismografía (PPG) roja y verde, adquirir señales PPG limpias y estimar la frecuencia cardíaca (PR) y la saturación de oxígeno capilar periférico (SpO). Proponemos un algoritmo de medición de PR y SpO con y sin artefacto de movimiento. Consideramos tres tipos de artefactos de movimiento con nuestra señal PPG limpia adquirida de nuestro circuito electrónico propuesto. Para evaluar nuestro algoritmo propuesto, medimos la precisión de nuestra SpO y PR estimadas. Para evaluar la calidad de nuestra PR estimada (bpm) y SpO (%) con y sin el artefacto de movimiento del dedo, utilizamos las métricas de evaluación de calidad: error porcentual absoluto medio (MAPE), error absoluto medio (MAE) y factor de cercanía de referencia (RCF). Sin la condición de movimiento del dedo, encontramos que nuestro dispositivo PO portátil propuesto logró un MAPE promedio del 2.81%, MAE de 2.08 bpm, 0.97 RCF y una precisión de SpO del 98.96%. Con movimiento del dedo, el dispositivo PO portátil propuesto logró un MAPE promedio del 4.5%, MAE de 3.66 bpm, 0.96 RCF y una precisión de SpO del 96.88%. También mostramos una comparación de nuestro dispositivo PO propuesto con un dispositivo comercial de oxímetro de pulso de dedo (FPO). Hemos encontrado que nuestro dispositivo PO propuesto funciona mejor que el dispositivo FPO comercial en condiciones de movimiento del dedo. Para demostrar la implementación de nuestro PO portátil, desarrollamos una aplicación de teléfono inteligente para permitir que el dispositivo PO comparta señales PPG, PR y SpO a través de comunicación Bluetooth. También mostramos las posibles aplicaciones de nuestro PO propuesto como dispositivo PO portátil, de mano y un sistema de adquisición de señales PPG.