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  5. Wearable Ballistocardiography for Unobtrusive Respiratory and Heart Rate Monitoring
 
  • Details
2024
Zweitveröffentlichung
Konferenzveröffentlichung
Postprint

Wearable Ballistocardiography for Unobtrusive Respiratory and Heart Rate Monitoring

File(s)
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Hauptpublikation
2024-09-01_sensors_postprint.pdf
Urheberrechtlich geschützt
Format: Adobe PDF
Size: 1.01 MB
TUDa URI
tuda/13677
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-299078
DOI
10.26083/tuprints-00029907
Autor:innen
Latsch, Bastian ORCID 0000-0001-9929-5694
Altmann, Alexander A. ORCID 0000-0001-5299-3620
Dali, Omar Ben ORCID 0000-0002-7318-3974
Chadda, Romol ORCID 0000-0003-4400-4823
Schäfer, Niklas ORCID 0000-0001-5433-0273
Schäfer, Kilian ORCID 0000-0002-5435-6630
Khan, Muhammad Bilal
Dörsam, Jan Helge ORCID 0000-0001-9807-6641
Herbst, Felix ORCID 0000-0003-1480-3691
Suppelt, Sven ORCID 0000-0002-2338-9333
Gutfleisch, Oliver ORCID 0000-0001-8021-3839
Kupnik, Mario ORCID 0000-0003-2287-4481
Kurzbeschreibung (Abstract)

Respiratory and heart rate are accessible physiological signatures of human vitality. Unobtrusive insole ballistocardiography using highly sensitive piezoelectric sensors promises a wearable measurement system to monitor health throughout the day. In this work, the 3D-printed ferroelectret insole is worn by three participants while standing in upright posture. The beat-to-beat detection implements a continuous wavelet transform to filter the main frequency bands (6 to 8 Hz) in the time-frequency domain, offering accurate heartbeat timings. Amplitude and frequency variabilities in the heartbeat signal are evaluated separately to reveal the underlying respiration. Both instantaneous characteristics can be fused to obtain a robust breath-to-breath measurement, mitigating body movements and non-respiratory arrhythmia. The measured heart rate aligns well with the reference from a commercial chest strap, and the heart rate variability with ± 4 beats per minute is consistent with the literature values of respiratory sinus arrhythmia. In conclusion, the wearable insole concept with the presented signal processing chain qualifies for remote health monitoring.

Freie Schlagworte

piezoelectric sensor

ballistocardiography

heart rate variabilit...

smart wearable

continuous wavelet tr...

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Funktionale Materialien
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Mess- und Sensortechnik
DDC
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin, Gesundheit
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 621.3 Elektrotechnik, Elektronik
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Veranstaltungstitel
IEEE SENSORS 2024
Veranstaltungsort
Kobe, Japan
Startdatum der Veranstaltung
20.10.2024
Enddatum der Veranstaltung
23.10.2024
Buchtitel
2024 IEEE SENSORS
ISBN
979-8-3503-6351-7
ISSN
2168-9229
Verlag
IEEE
Ort der Erstveröffentlichung
Piscataway, NJ
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2024
Verlags-DOI
10.1109/SENSORS60989.2024.10784914
PPN
529140055
Zusätzliche Links (Organisation)
https://2024.ieee-sensorsconference.org/

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