Progettazione e sviluppo di un sistema di telemonitoraggio dell'attività elettrica cardiaca basato su tecnologie Android e Arduino

L'aumento inesorabile delle morti per cause legate a patologie cardiache, dovuto soprattutto al progressivo invecchiamento della popolazione occidentale, ha portato negli ultimi anni, alla necessità di sviluppare tecniche e sistemi di “Remote Monitoring”. L'obiettivo della tesi è la progettazione e lo sviluppo di un sistema di monitoraggio remoto dell'attività elettrica cardiaca basato sull’utilizzo delle piattaforme Android e Arduino. Il valore aggiunto della soluzione proposta e sviluppata è, quindi, soprattutto da ricercarsi nella tipologia di tecnologie utilizzate per la realizzazione del sistema (Android/Arduino): oltre, alla loro continua espansione, in termini di diffusione e avanzamento tecnologico, facilmente riscontrabile, hanno tutte l’importante caratteristica di essere totalmente Open Source, rendendo, quindi, ogni elemento del sistema eventualmente espandibile da chiunque lo desideri.

Un framework per applicazioni di monitoraggio e domotica basato su tecnologie android e arduino

Questa tesi tratta dello sviluppo di un progetto chiamato Faxa e di una sua concreta applicazione nell’ambito della domotica (CasaDomotica). Faxa è un framework per la comunicazione via wireless tra dispositivi che supportano il sistema operativo Android e dispositivi Arduino Ethernet, comunicazione che avviene localmente attraverso il wi-fi. Il progetto si inserisce nel panorama più ampio chiamato “Internet of Things”, ovvero internet delle cose, dove ogni oggetto di uso domestico è collegato ad Internet e può essere quindi manipolato attraverso la rete in modo da realizzare una vera e propria “smart house”; perchè ciò si attui occorre sviluppare applicazioni semplici e alla portata di tutti. Il mio contributo comincia con la realizzazione del framework Faxa, così da fornire un supporto semplice e veloce per comporre programmi per Arduino e Android, sfruttando metodi ad alto livello. Il framework è sviluppato su due fronti: sul lato Android è composto sia da funzioni di alto livello, necessarie ad inviare ordini e messaggi all'Arduino, sia da un demone per Android; sul lato Arduino è composto dalla libreria, per inviare e ricevere messaggi. Per Arduino: sfruttando le librerie Faxa ho redatto un programma chiamato “BroadcastPin”. Questo programma invia costantemente sulla rete i dati dei sensori e controlla se ci sono ordini in ricezione. Il demone chiamato “GetItNow” è una applicazione che lavora costantemente in background. Il suo compito è memorizzare tutti i dati contenuti nei file xml inviati da Arduino. Tali dati corrispondono ai valori dei sensori connessi al dispositivo. I dati sono salvati in un database pubblico, potenzialmente accessibili a tutte le applicazioni presenti sul dispositivo mobile. Sul framework Faxa e grazie al demone “GetItNow” ho implementato “CasaDomotica”, un programma dimostrativo pensato per Android in grado di interoperare con apparecchi elettrici collegati ad un Arduino Ethernet, impiegando un’interfaccia video semplice e veloce. L’utente gestisce l’interfaccia per mezzo di parole chiave, a scelta comandi vocali o digitali, e con essa può accendere e spegnere luci, regolare ventilatori, attuare la rilevazione di temperatura e luminosità degli ambienti o quanto altro sia necessario. Il tutto semplicemente connettendo gli apparecchi all’Arduino e adattando il dispositivo mobile con pochi passi a comunicare con gli elettrodomestici.

Progettazione e implementazione di applicazioni context-aware su dispositivi mobili

Il progetto descritto in questo documento consiste fondamentalmente nell'integrazione di applicazioni context-aware su dispositivi mobili con reti di sensori e nello studio delle problematiche derivanti, vantaggi e potenziali utilizzi. La rete è stata costruita sfruttando l'insieme di protocolli per comunicazioni via radio Zigbee, particolarmente adatti per interazione tra dispositivi a basso consumo energetico e che necessitano di uno scarso tasso di trasferimento di dati. Le informazioni ottenute da sensori di varia natura sono processate da microcontrollori Arduino, scelti per la loro versatilità di utilizzo e design open source. Uno o più dispositivi sono designati per aggregare i dati rilevati dai singoli nodi in un unico pacchetto di informazioni, semanticamente correlate tra loro, quindi emetterle in broadcast su una diversa interfaccia di rete, in modo che diverse applicazioni esterne in ascolto possano riceverle e manipolarle. Viene utilizzato un protocollo specifico per la comunicazione tra i microcontrollori e le applicazioni che si interfacciano con la rete, costruito su misura per dispositivi con risorse limitate. L'applicazione context-aware che interagisce con la rete è stata sviluppata su piattaforma Android, la cui particolare flessibilità favorisce una migliore capacità di gestire i dati ottenuti. Questa applicazione è in grado di comunicare con la rete, manipolare i dati ricevuti ed eventualmente intraprendere azioni specifiche in totale indipendenza dal suo utilizzatore. Obiettivo del progetto è quello di costruire un meccanismo di interazione tra le tecnologie più adattivo e funzionale possibile.

Un'applicazione mobile per controllo e monitoraggio della qualità dell'acqua di una piscina

Questo elaborato ha come argomento lo sviluppo di un progetto informatico creato per mettere in comunicazione tra di loro un sistema di gestione e controllo del ricambio di acqua in una piscina e un dispositivo mobile. Per la realizzazione del sistema di controllo è stata utilizzata una scheda Arduino Mega 2560 munita di modulo Ethernet, mentre, per quello che concerne il dispositivo mobile, la scelta è ricaduta su un device dotato di sistema operativo Android. La comunicazione tra questi due attori è mediata attraverso un server scritto in Java che gira nella stessa rete locale in cui è presente la scheda Arduino. Il progetto può essere inserito nell'ambito dell'Internet of Things, dove ogni oggetto è caratterizzato dalla possibilità di connettersi ad Internet e scambiare informazioni con ogni altro oggetto creando una rete. Questo progetto è suddiviso in tre parti: la prima si occupa della definizione di due protocolli di comunicazione tra le varie componenti, uno per lo scambio di messaggi tra client Android e Server Java e un secondo per quello tra scheda Arduino e Server; la seconda parte è incentrata sulla realizzazione del server Java che rende accessibile la scheda da qualsiasi luogo e permette la raccolta dei dati rilevanti provenienti dalla centralina. L’ultima parte infine è quella relativa allo sviluppo di una applicazione per Android che permette di monitorare il tutto e interagire con la centralina stessa.

Gestión de mecanismos Arduino controlados inalámbricamente por dispositivos Android

El objetivo de este proyecto es el de realizar la fabricación de una alarma la cual se puede controlar desde cualquier dispositivo Android, ya que la comunicación se realiza a través de la conexión Bluetooth entre una aplicación Android y una placa Arduino que realiza el control del mecanismo Hardware. A través de la aplicación que se instala en el dispositivo móvil, se puede realitzar el control del prototipo, como la validación del usuario, activación y desactivación de la alarma y enlazar con el módulo Bluetooth.

Arduino Tricorder : Aplicació Android per a la supervisió, control i adquisició de dades d'una placa Arduino

Aplicació Android per a la supervisió, control i adquisició de dades d'una placa Arduino que disposi de comuninació Ethernet i/o Wi-Fi. Creació d'interfícies dinàmiques amb diferents modalitats d'interacció: tàctil, reconeixement de veu i síntesi de veu.

Plataforma de Telemedicina utilizando Android OS

Las enfermedades crónicas, especialmente enfermedades del corazón, diabetes, pulmonares, son un problema que tiene un impacto dramático en la productividad de las personas afectadas y en el costo de la asistencia sanitaria. Además, en personas de edad avanzada que pueden sufrir caídas por el deterioro de su sistema de locomoción resultaría adecuado el registro permanente del movimiento. Esto es especialmente necesario para aquellos que viven solos y/o en zonas rurales, donde los sistemas de salud pública no llegan, o lo hacen de manera deficiente. Por ello, en zonas rurales es previsible que se produzca un aumento de la demanda de atención a través de sistemas de telemedicina, lo cual, estimulará a pequeñas instituciones de salud a ofrecer este tipo de servicio. Algunos trabajos recientes sugieren que la tecnología móvil para la telemedicina podría reducir costos y mejorar la eficacia del tratamiento de enfermedades. En este trabajo se propone un sistema de telemedicina de bajo costo para monitorear parámetros fisiológicos (ECG y parámetros biomecánicos) en forma remota, desde zonas rurales o urbanas, utilizando telefonía móvil con sistema operativo Android y un servidor remoto para el almacenamiento masivo de datos. Se utiliza un sistema embebido con microcontrolador ColdFire V1 de 32 bits de la Empresa Freescale para adquirir las señales fisiológicas y biomecánicas, y enviarlas al dispositivo móvil a través del protocolo Bluetooth. Los datos adquiridos en el sistema móvil son almacenados masivamente en la tarjeta de memoria flash en forma local; y luego son enviados al servidor remoto por medio de GPRS u otro tipo de conexión a internet. Los parámetros son visualizados en la pantalla del teléfono móvil y en el servidor remoto, permitiendo el análisis y diagnóstico. Se evalúa la calidad de la transmisión de datos y la performance del sistema

Crear dispositivo para personas sordas (plataforma hardware Arduino)

El trabajo expuesto en la presente memoria tiene como objetivo la creación de un prototipo de avisos para gente sorda. El sistema se encargará de facilitar la interactuación entre una persona con problemas auditivos y los señales sonoros que pueden hallarse en una casa. El prototipo se ha desarrollado a partir de la plataforma hardware Arduino, un Smartphone con sistema operativo Android y la tecnología de comunicaciones inalámbricas Bluetooth y ZigBee.

Aplicativo Android para aquisição de dados de um baropodômetro via Bluetooth para apoio na análise de escoliose

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Control de módulo 3G mediante aplicación Android

Este proyecto describe la metodología a seguir para conectar la plataforma Arduino a dispositivos Android y establecer una conexión que permita controlar dicha plataforma. Sobre Arduino se acoplará un módulo 3G que permitirá hacer uso de funcionalidades propias de los teléfonos móviles. El objetivo final del proyecto era el control del módulo 3G mediante comandos AT enviados desde un dispositivo Android (tableta) conectado a través de USB. Para ello, se ha desarrollado una aplicación de demostración que permite el uso de algunas de las funcionalidades de comunicación del módulo 3G. Para alcanzar el objetivo propuesto se ha investigado sobre temas tales como: internet de las cosas, las tecnologías de comunicaciones móviles, el sistema operativo Android y el desarrollo de aplicaciones móviles, la plataforma Arduino, el funcionamiento del módulo 3G y sobre la comunicación serie que permitirá comunicarse entre Android y módulo 3G. El proyecto proporciona una guía de iniciación con explicaciones de los diferentes dispositivos, tecnologías y pasos a seguir para la integración de las diferentes plataformas que se han usado en el proyecto: Arduino, Módulo de comunicaciones 3G, y Android. ABSTRACT. This project describes the methodology to connect the Arduino platform to Android devices and establish a connection to allow the platform control. A 3G module will be engaged on Arduino allowing the usage of mobile phones functionalities. The main objective of the project was the control of 3G module through AT commands sent from an Android device (tablet) connected via USB. For that, a demonstration application was developed to permit the use of some communication features of 3G module. To achieve the target, an investigation has been carried out about issues such as: internet of things, mobile communications technologies, the Android operating system and mobile applications development, the Arduino platform, the 3G module operation and serial communication that allows the communication between Android and the 3G module. The project provides a starter guide with explanations of the different devices, technologies and steps for the integration of the different platforms that have been used in the project: Arduino, 3G communications module and Android.

ECG scar quantification correlates with cardiac magnetic resonance scar size and prognostic factors in Chagas' disease

Objective To test the hypothesis that 12-lead ECG QRS scoring quantifies myocardial scar and correlates with disease severity in Chagas' heart disease. Design Patients underwent 12-lead ECG for QRS scoring and cardiac magnetic resonance with late gadolinium enhancement (CMR-LGE) to assess myocardial scar. Setting University of Sao Paulo Medical School, Sao Paulo, Brazil. Patients 44 Seropositive patients with Chagas' disease without a history of myocardial infarction and at low risk for coronary artery disease. Main outcome measures Correlation between QRS score, CMR-LGE scar size and left ventricular ejection fraction. Relation between QRS score, heart failure (HF) class and history of ventricular tachycardia (VT). Results QRS score correlated directly with CMR-LGE scar size (R=0.69, p<0.0001) and inversely with left ventricular ejection fraction (R=-0.54, p=0.0002), which remained significant in the subgroup with conduction defects. Patients with class II or III HF had significantly higher QRS scores than those with class I HF (5.1 +/- 3.4 vs 2.1 +/- 3.1 QRS points (p=0.002)) and patients with a history of VT had significantly higher QRS scores than those without a history of VT (5.3 +/- 3.2% vs 2.6 +/- 3.4 QRS points (p=0.02)). A QRS score >= 2 points had particularly good sensitivity and specificity (95% and 83%, respectively) for prediction of large CMR-LGE, and a QRS score >= 7 points had particularly high specificity (92% and 89%, respectively) for predicting significant left ventricular dysfunction and history of VT. Conclusions The wide availability of 12-lead ECG makes it an attractive screening tool and may enhance clinical risk stratification of patients at risk for more severe, symptomatic Chagas' heart disease.

Cardiac MRI for Detection of Unrecognized Myocardial Infarction in Patients With End-Stage Renal Disease: Comparison With ECG and Scintigraphy

OBJECTIVE. The purposes of this study were to use the myocardial delayed enhancement technique of cardiac MRI to investigate the frequency of unrecognized myocardial infarction (MI) in patients with end-stage renal disease, to compare the findings with those of ECG and SPECT, and to examine factors that may influence the utility of these methods in the detection of MI. SUBJECTS AND METHODS. We prospectively performed cardiac MRI, ECG, and SPECT to detect unrecognized MI in 72 patients with end-stage renal disease at high risk of coronary artery disease but without a clinical history of MI. RESULTS. Fifty-six patients (78%) were men ( mean age, 56.2 +/- 9.4 years) and 16 (22%) were women ( mean age, 55.8 +/- 11.4). The mean left ventricular mass index was 103.4 +/- 27.3 g/m(2), and the mean ejection fraction was 60.6% +/- 15.5%. Myocardial delayed enhancement imaging depicted unrecognized MI in 18 patients (25%). ECG findings were abnormal in five patients (7%), and SPECT findings were abnormal in 19 patients (26%). ECG findings were false-negative in 14 cases and false-positive in one case. The accuracy, sensitivity, and specificity of ECG were 79.2%, 22.2%, and 98.1% (p = 0.002). SPECT findings were false-negative in six cases and false-positive in seven cases. The accuracy, sensitivity, and specificity of SPECT were 81.9%, 66.7%, and 87.0% ( not significant). During a period of 4.9-77.9 months, 19 cardiac deaths were documented, but no statistical significance was found in survival analysis. CONCLUSION. Cardiac MRI with myocardial delayed enhancement can depict unrecognized MI in patients with end-stage renal disease. ECG and SPECT had low sensitivity in detection of MI. Infarct size and left ventricular mass can influence the utility of these methods in the detection of MI.

Can ECG changes predict the long-term outcome in patients admitted to hospital for suspected acute myocardial infarction?

7,028 patients with suspected acute myocardial infarction and discharged alive from hospital were followed in a 10-year community-based study. The long-term prognosis was relatively good if the electrocardiograms (ECGs) were normal (5-year all-cause death rate 5%), poor with uncodable ECGs showing rhythm or conduction disturbances (37%), and intermediate with new Q wave, new ST elevation, new T wave inversion or ischemic ECG (17-21%), and with new ST depression (27%). Similar patterns were found for ischemic cardiac death and reinfarction. The long-term prognosis of patients with suspected acute myocardial infarction is relatively good if the ECGs are normal and poor if ECGs are uncodable. ST depression may be a marker for a worse long-term outcome.