Nhóm giảng viên Trường Quốc tế – Đại học Quốc gia Hà Nội, TS Nguyễn Đăng Khoa, NCS. Bùi Thanh Tùng và NCS. Phạm Hải Yến, vừa giành giải “Best Poster” tại hội thảo quốc tế International Conference on Science, Technology, and Innovation for Sustainable Development, được tổ chức vào tháng 8 năm 2023.

Hội thảo quốc tế International Conference on Science, Technology, and Innovation for Sustainable Development do Trường Đại học Nguyễn Tất Thành phối hợp với Hội nghiên biên tập công trình khoa học và công nghệ Việt Nam (VASE) tổ chức tại Thành phố Hồ Chí Minh. Hội thảo diễn ra từ ngày 25 – 26/8/2023, với sự tham dự của hơn 400 nhà khoa học đến từ 17 quốc gia, về chủ đề “Thiết lập các giải pháp công nghệ bền vững cho ngành công nghiệp và xã hội toàn cầu” (Establishment of Sustainable Technological Solutions for Industry and Global Society). Hội thảo đã thu hút gần 350 bài viết tóm tắt đăng ký ở các quốc gia như Mỹ, Malaysia, Nga, Australia, Nhật Bản, Trung Quốc… Có 282 tóm tắt đã được chấp nhận đăng trong kỷ yếu với 04 nhóm chủ đề chính.

Nhóm nghiên cứu Trường Quốc tế giành giải “Best Poster” tại hội thảo quốc tế về khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo.

Tại hội thảo, các giảng viên nhà trường giới thiệu bài nghiên cứu về chủ đề “An analysis of extract heartbeat based on ultra-wideband radar” – “Một phân tích về trích xuất tín hiệu điện tim sử dụng Radar băng thông rộng”.

Ultra-wideband (UWB) Radar được gọi là radar băng thông rộng, chúng thường được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như cảm viến y sinh, phát hiện tình huống, internet vạn vật, xác định vị trí, … bởi những lợi thế như năng lượng thấp, băng thông rộng, và tần số cao. Một ví dụ đơn giản, UWB có thể liên tục quét toàn bộ căn phòng và tập chung vào một vật thể để khám phá vị trí của vật thể đó, và cũng có thể truyền dữ liệu.

Những năm gần đây, có rất nhiều bệnh truyền nhiễm gây nguy hiểm đến sức khỏe con người. Ví dụ, COVID-19 đã ảnh hưởng đến hàng trăm ngàn người bị lây nhiễm thông qua đường hô hấp. Do vậy, vấn đề tránh tiếp xúc gần với người bệnh, hoặc người có khả năng bị bệnh mà vẫn đo được tín hiệu, thông tin cần được nghiên cứu. UWB radar có thể sử dụng là một phương pháp thay thế để đo lường những tín hiệu từ con người, cụ thể trong bài viết này, UWB radar được xét xét và xử lý tín hiệu nhằm đo tín hiệu tim thông qua phương pháp không tiếp xúc.

Một UWB radar của công ty UMAIN Hàn Quốc được sử dụng trong nghiên cứu và tín hiệu đầu ra được so sánh với một thiết bị y tế đã bán trên thị trường (PPG) như hình 1:

(a) UWB radar

(b) PPG
Hình 1. UWB radar và PPG

Thông số của UWB radar được mô tả ở bảng 1:

Cả hai thiết bị sẽ được hoạt động song song trên cùng một đối tượng người, trong đó UWB radar được đặt cách người một khoảng cách và thiết bị y tế PPG được kẹp vào ngón tay của người sử dụng như hình 2:

Hình 2: Thiết lập thí nghiệm đo lường

Với đặc tính của UWB radar, thiết bị sẽ quét tất cả các đối tượng trong phòng với phạm vi hoạt động của mình (750 X-Z và 800 Y-Z), tín hiệu thu về có thể bao gồm tín hiệu phản hồi từ bàn, ghê, tường …(được gọi là tín hiệu cố định). Bên cạnh đó, một số tín hiệu từ hô hấp, nhịp đập của tim và nhiễu cũng được thu nhận (tín hiệu không cố đinh). Hình 3 hiển thị toàn bộ tín hiệu thu nhận dưới dạng 2D/3D.

Hình 3: Tín hiệu thu nhận từ UWB radar.

Hình 4: Xóa bỏ tín hiệu cố định.

Có rất nhiều phương pháp có thể loại bỏ đi những tín hiệu cố định như giải thuật Mean, hay singular value decomposition (SVD). Kết quả của từng giải thuật có thể xem ở hình 4. Rõ ràng trong trường hợp này thì SVD cho ra kết quả tốt hơn, tín hiệu sau SVD sẽ được chọn để sử dụng trong bước tiếp theo để tìm tín hiệu điện tim.

Hình 5: Tín hiệu từ các khoảng cách khác nhau

Hình 6: Năng lượng tại mỗi khoảng cách

Vấn đề lớn nhất lúc này đó là phải tìm được tín hiệu thu nhận được từ người thí nghiệm tương ứng với khoảng cách tín hiệu. Hình 5 thể hiện tín hiệu thu từ những khoảng cách khác nhau. Qua đó, năng lượng của mỗi đường tín hiệu có thể được tính toán thông qua tổng bình phương các giá trị tại mỗi thời gian mẫu. Dựa vào đó, vị trí của người sẽ được tìm thấy do có mức độ, cường độ năng lượng là lớn nhất như hình 6.

Sau khi tìm được vị trí cũng như tín hiệu tương ứng, Chirp-z transform (CZT) và continuous wavelet transform (CWT) được áp dụng để xác định tín hiệu điện tim của người thí nghiệm trên miền tần số trong hình 7 và 8.

Hình 7: Tín hiệu trên miền tần số thông qua CZT

Hình 8: Tín hiệu qua CWT

Hình 8 đã chỉ ra rằng, tín hiệu điện tim có thể thu nhận được thông qua UWB radar và một số phương pháp xử lý tín hiệu. Kết quả cho độ chính xác tương đương với thiết bị PPG kẹp tay. Trong trường hợp này, đỉnh tín hiệu của hai phương pháp (thiết bị) đều đạt 1.5Hz trong cùng một phép đo. Do đó, phương pháp sử dụng UWB radar có thể được phát triển để đo tín hiệu điện tim không tiếp xúc trong các ứng dụng thực tế.

Bài trình bày của nhóm nghiên cứu đã nhận được đánh giá cao của người tham dự hội thảo và Ban Giám khảo đã trao giải “Best Poster” cho các giảng viên Trường Quốc tế. Xin được chúng mừng các thầy, cô với thành tích đạt được và chúc các thầy, cô tiếp tục gặt hái thêm được nhiều thành công trong thời gian tới

*Đề tài nghiên cứu cơ sở: CS.2023-02

TS. Nguyễn Đăng Khoa
Khoa Các khoa học ứng dụng