Dispozitiv IoT portabil pentru achiziția și transmiterea parametrilor vitali ai pacienților

Abstract

Teza de master este consacrată elaborării și implementării unui dispozitiv IoT portabil destinat monitorizării la distanță a parametrilor vitali ai pacienților, cu accent pe supravegherea funcțiilor cardiorespiratorii și a stării sănătății somato-vegetative. Lucrarea se înscrie în domeniul ingineriei biomedicale și al telemedicinii, răspunzând necesităților actuale de digitalizare a serviciilor medicale și de dezvoltare a medicinei preventive. În cadrul cercetării este analizată importanța monitorizării continue a parametrilor fiziologici esențiali, precum frecvența cardiacă, frecvența respiratorie, saturația oxigenului din sânge și temperatura corporală, indicatori relevanți pentru evaluarea stării funcționale a organismului. Teza evidențiază rolul telemonitorizării în prevenirea complicațiilor asociate bolilor cronice cardiovasculare și respiratorii, precum și în optimizarea procesului de supraveghere medicală la domiciliu. Partea practică a lucrării constă în proiectarea și realizarea unui prototip funcțional de sistem de telemonitorizare, bazat pe utilizarea plăcii de dezvoltare Raspberry Pi 4 ca unitate centrală de procesare și pe integrarea unor senzori biomedicali specializați pentru achiziția semnalelor fiziologice. Datele colectate sunt prelucrate local și transmise către o platformă de stocare și vizualizare, permițând analiza în dinamică a parametrilor vitali și facilitând accesul la informații medicale relevante în timp real. Implementarea software este realizată în limbajul de programare Python, utilizând biblioteci și pachete dedicate achiziției de date, procesării semnalelor și comunicării prin rețele wireless. Arhitectura sistemului este concepută astfel încât să asigure modularitate, flexibilitate și posibilitatea extinderii ulterioare prin integrarea de noi senzori sau algoritmi avansați de analiză. Teza de master conține: introducere, 3 capitole, concluzii, bibliografie și anexă cu surse de cod. Capitolul 1 prezintă analiza situației în domeniul telemonitorizării și al telemedicinii, abordând conceptele de sănătate somato-vegetativă, sanocreatologie și nosologie, precum și necesitatea implementării sistemelor moderne de monitorizare la distanță. Capitolul 2 descrie tehnologiile utilizate pentru realizarea sistemului, incluzând componentele hardware, senzorii biomedicali, unitatea de procesare centrală și mediul de dezvoltare software. Capitolul 3 este dedicat implementării sistemului de monitorizare, prezentând proiectarea aplicației, diagramele UML, realizarea prototipului, testarea acestuia și analiza rezultatelor obținute.

The master’s thesis focuses on the design and implementation of a portable IoT device intended for remote monitoring of patients’ vital parameters, with emphasis on cardiorespiratory functions and somato-vegetative health status. The research is situated within biomedical engineering and telemedicine, addressing current challenges related to healthcare digitalization and preventive medicine. The study analyzes the importance of continuous monitoring of key physiological parameters such as heart rate, respiratory rate, blood oxygen saturation, and body temperature, which are essential indicators of the functional state of the human body. The role of telemonitoring in preventing complications of chronic cardiovascular and respiratory diseases and in improving home-based medical supervision is highlighted. The practical part of the thesis involves the development of a functional telemonitoring system prototype based on the Raspberry Pi 4 platform and the integration of biomedical sensors for physiological signal acquisition. The collected data are processed locally and transmitted to a storage and visualization platform, enabling real-time analysis and long-term monitoring of vital parameters. The software is implemented in Python, using dedicated libraries for data acquisition, signal processing, and wireless communication. The system architecture ensures modularity, flexibility, and future scalability through the integration of additional sensors or advanced analytical methods. The master’s thesis includes: introduction, 3 chapters, conclusions, bibliography, and a source code appendix. Chapter 1 analyzes telemonitoring and telemedicine concepts, including somato-vegetative health, sanocreatology, and nosology. Chapter 2 describes the technologies used in the development of the system, including hardware components, biomedical sensors, the central processing unit, and the software development environment. Chapter 3 is dedicated to the implementation of the monitoring system, presenting the application design, UML diagrams, system assembly, testing procedures, and analysis of the obtained results.