Aquisição de biossinais

Abstract

Os biossinais são manifestações fisiológicas como os batimentos cardíacos, as ondas cerebrais, a tensão muscular, entre outros, e podem ser adquiridos e analisados a partir de meios eletrônicos. Dentre eles, o eletrocardiograma (ECG), o eletromiograma (EMG), o eletroencefalograma (EEG) e a atividade eletrodérmica (EDA) correspondem a manifestações elétricas que podem ser medidas de maneira não invasiva, por meio de eletrodos diretamente sobre a pele. O ECG é o sinal resultante da propagação dos potenciais elétricos pelo coração e é utilizado para medir os batimentos cardíacos. A contração muscular, resultante dos sinais elétricos provenientes dos potencias de ação que percorrem as fibras musculares esqueléticas, pode ser observada pelo EMG. A atividade eletrodérmica, indicando mudanças nas propriedades elétricas da pele, pode ser utilizada para avaliar alterações emocionais. Enquanto o EEG descreve o funcionamento geral da atividade elétrica do cérebro, a partir da sobreposição de potenciais de neurônios operando de maneira não sincronizada. Neste projeto, foram desenvolvidas formas de realizar a aquisição e transmissão dos biossinais com um baixo custo de implementação. As ferramentas utilizadas para a realização do trabalho proposto consistiram em softwares open source e no hardware ESP32 MCU, além dos conhecimentos adquiridos nas disciplinas do curso de Engenharia Eletrônica e de Telecomunicações. Inicialmente foram desenvolvidos roteiros para possibilitar a aquisição de sinais utilizando o BITalino®, que é uma plataforma de biossinais de código aberto. O circuito de aquisição de sinais de um eletrocardiograma (ECG) desenvolvido na universidade foi utilizado em uma segunda abordagem. Por meio do ESP32 e de código desenvolvido em Python foi desenvolvida uma forma de armazenar e transmitir o sinal lido. Palavras-chave: biossinais, biopotenciais, atividade elétrica, aquisição de sinais.

Biosignals are physiological manifestations such as heartbeats, brain waves, muscle tension, among others, and can be acquired and analyzed through electronic means. Among them, the electrocardiogram (ECG), the electromyogram (EMG), the electroencephalogram (EEG), and the electrodermal activity (EDA) correspond to electrical manifestations that can be measured in a non-invasive way, through electrodes directly on the skin. The ECG is the result of the propagation of electrical potentials through the heart and is used to measure heartbeats. Muscle contraction, resulting from the electrical signals coming from the action potentials coursing through the skeletal muscle fibers, can be observed by EMG. Electrodermal activity, indicating changes in the electrical properties of the skin, can be used to assess emotional changes. While EEG describes the general functioning of the brain's electrical activity, from the superposition of potentials of neurons operating in a non-synchronized manner. In this project we developed ways to perform the acquisition and transmission of the biosignals with a low implementation cost. The tools used to accomplish this consisted of open source software, and the ESP32 MCU hardware, in addition to the knowledge acquired in the disciplines of electronic and telecommunications engineering. Initially, scripts were developed to enable signal acquisition using BITalino®, which is an open source biosignal platform. An electrocardiogram (ECG) signal acquisition circuit developed at the university was used in a second approach. And through the ESP32 and code developed in Python a way to store and transmit the read signal was developed. Keywords: biosignals, biopotentials, electrical activity, signal acquisition.