A Multi-channel biotelemetry system for the acquisition and processing of respiratory sounds

Abstract

SOLUNUM SESLERİNİN KAYDEDİLMESİ VE İŞLENMESİ İÇİN ÇOK KANALLI UZAKTAN ÖLÇME SİSTEMİ ÖZET Solunum yolu hastalıklarına, solunum sırasında ortaya çıkan seslerin incelenmesi yoluyla tam koyulabilir. Doktorların solunum seslerini incelemekte kullandıkları temel araç steteskoptur. Solunum seslerini kaydedip gösterecek ve gerçek zamanda analiz ve sınıflandırma yapabilecek bir sistemin geliştirilmesi birçok araştırmacının üzerinde çalıştığı bir konudur. Bu çalışma solunum seslerinin uzaktan ölçülmesi için bir ön yaklaşım sunmaktadır. Solunum seslerinin ölçülmesi işleminin güvenilirliğinin ve verimliliğinin arttırılması hedeflenmektedir. Bu amacı gerçekleştirmek için hastanın üzerine yerleştirilen iki vericiden ve uzaktaki bir bilgisayara bağlı bir alıcıdan oluşan bir sistem geliştirilmiştir. Alıcı ile verici arasında frekans modülasyonu ile bir radyo bağlantısı sağlanmıştır. Alıcı ile bilgisayar arasındaki iletişim seri bağlantı üzerinden yapılmaktadır. Veri toplama işlemini yönetmek üzere bilgisayarda bir kullanıcı arayüzü oluşturulmuştur. Bu arayüzü kullanarak alıcının istenilen vericiye ayarlanması ve elde edilen seslerin dinlenmesi, ekranda gösterilmesi ve kaydedilmesi mümkündür. Alıcının, bilgisayardan iletilen komutlara göre ayarlanmasından bir mikrodenetleyici entegresi sorumludur. Alıcıda, solunum sesleri, sırasıyla 80 Hz ve 2000 Hz köşe frekanslarına sahip yüksek ve alçak geçiren süzgeçlerden geçirilir. Örnekleme frekansı 5 kHz'dir. Veri, 8- bit'lik bir analog-sayısal çeviriciden geçirilmektedir. Sistemin performansı, belirli sinyal şekillerine verdiği cevabın ölçülmesi ve bu sistem kullanılarak solunum seslerinin ölçülmesi yoluyla denenmiştir. Bu yöntemle solunum seslerinin uzaktan ölçülmesinin mümkün olduğunu ortaya koyan sonuçlar elde edilmiştir. Anahtar kelimeler. Solunum sesleri, uzaktan ölçme, frekans modülasyonu

IV A MULTI-CHANNEL BIOTELEMETRY SYSTEM FOR THE ACQUISITION AND PROCESSING OF RESPIRATORY SOUNDS ABSTRACT Respiratory disorders can be diagnosed by analyzing respiratory sounds produced during breathing. Main tool for physicians to analyze respiratory sounds is stethoscope. Developing a system capable of acquiring and displaying respiratory sounds and performing real-time analysis and classification is a challenging goal for researchers. This study presents a preliminary approach for the telemetry of respiratory sounds. Increasing the reliability and efficiency of the acquisition process of respiratory sounds is aimed. For this purpose, a system with two separate telemetry transmitters placed on the body of the patient and a remote receiver connected to a PC is developed. A radio frequency link is established between the transmitters and the receiver using frequency modulation. Communication between the PC and receiver is supplied via serial port. To control data acquisition process, a user interface is developed. The receiver can be tuned to any of the transmitters with the help of this interface, which provides the user with the choices of listening, recording and displaying data. A microcontroller is responsible for tuning the receiver according to the commands issued by the computer. The respiratory sounds are filtered by high pass and low pass filters having cut-off frequencies at 80 Hz and 2000 Hz, respectively. A sampling frequency of 5 kHz is selected. Data is digitized by an 8-bit analog-to-digital converter. Performance of the system is tested by measuring its response to some pre-defined signals and by recording respiratory sounds from human subjects. Promising results are obtained revealing the feasibility of telemetering respiratory sounds. Keywords: Respiratory sounds, telemetry, frequency modulation