Desenvolvimento de um Sistema Integrado de Monitoramento da Variabilidade da Frequência Cardíaca: Dispositivo e Aplicativo

Abstract

Este projeto final apresenta o desenvolvimento de um sistema de monitoramento cardíaco portátil, compreendendo um design conceitual e um protótipo funcional. O sistema integra um circuito simplificado de eletrocardiograma (ECG), baseado em dois eletrodos, com um microcontrolador ESP32® com comunicação Bluetooth Low Energy (BLE). Além disso, um aplicativo móvel, desenvolvido usando Flutter, permite a visualização de dados em tempo real. Oobjetivo principal consiste no projeto de uma solução compacta capaz de capturar, processar e analisar sinais de ECG, com foco na extração de informações de variabilidade da frequência cardíaca (VFC). A metodologia envolveu pesquisa bibliográfica, design e simulação de circuito usando o software TINA-TI®, montagem de protótipo em uma placa de ensaio, design de placa de circuito impresso (PCB) e o desenvolvimento de firmware e um aplicativo móvel. O circuito de ECGintegra um amplificador de instrumentação INA129® para amplificação de sinal, filtragem analógica (passa-alta, passa-baixa e passa-banda) e detecção de pico R baseada em hardware. O sistema é alimentado por uma bateria LiPo de 3,7 V com um conversor DC-DC e reguladores de tensão linear. Os resultados demonstraram que o sistema capturou efetivamente sinais de ECG de alta qualidade, detectou picos R com precisão e transmitiu dados estáveis via Bluetooth, que foram exibidos com sucesso em tempo real no aplicativo móvel. O protótipo exibiu desempenho robusto, destacando seu potencial para telemedicina, monitoramento contínuo e aplicações ambulatoriais e hospitalares.

This final project presents the development of a portable cardiac monitoring system, comprising a conceptual design and a working prototype. The system integrates a simplified electrocardiogram (ECG) circuit, based on two electrodes, with an ESP32® microcontroller featuring Bluetooth Low Energy (BLE) communication. Additionally, a mobile application, developed using Flutter, enables real-time data visualization. The primary objective was to design a compact solution capable of capturing, processing, and analyzing ECG signals, with a focus on extracting heart rate variability (HRV) information. The methodology involved bibliographic research, circuit design and simulation using TINA-TI® software, prototype assembly on a breadboard, printed circuit board (PCB) design, and the development of both firmware and a mobile application. The ECG circuit integrates an INA129® instrumentation amplifier for signal amplification, analog filtering (high-pass, low-pass, and band-pass), and hardware-based R-peak detection. The system is powered by a 3.7V LiPo battery with a DC-DC converter and linear voltage regulators. Results demonstrated that the system effectively captured high quality ECG signals, accurately detected R peaks, and transmitted stable data via Bluetooth, which was successfully displayed in real-time on the mobile app. The prototype exhibited robust performance, highlighting its potential for telemedicine, continuous monitoring, and both outpatient and hospital applications.