Raksha - Vitals Monitor për Punëtorët e Frontit: 6 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:14

Teknologjitë e monitorimit të shëndetshëm të veshur, përfshirë orët inteligjente dhe gjurmuesit e fitnesit, kanë tërhequr interes të konsiderueshëm të konsumatorëve gjatë viteve të fundit. Ky interes jo vetëm që është inkurajuar kryesisht nga rritja e shpejtë e kërkesës në tregun e teknologjive të veshshme për monitorimin e kudondodhur, të vazhdueshëm dhe të përhapur të shenjave vitale, por është nxitur nga zhvillimet teknologjike më të avancuara në sensorë teknologjisë dhe komunikimeve pa tela. Tregu i teknologjisë së veshshme u vlerësua në mbi 13.2 miliardë dollarë deri në fund të vitit 2016 dhe vlera e tij parashikohet të arrijë në 34 miliardë dollarë deri në fund të vitit 2020.

Ka shumë sensorë për matjen e vitaleve të trupit të njeriut, të cilat janë thelbësore për një mjek ose një mjek që të dijë problemet shëndetësore. Ne të gjithë e dimë që mjeku së pari kontrollon Ritmin e Zemrës për të njohur ndryshueshmërinë e Rrahjeve të Zemrës (HRV) dhe temperaturën e trupit. Por brezat dhe pajisjet aktuale të veshshme dështojnë në saktësinë dhe përsëritshmërinë e të dhënave të matura. Kjo më së shumti ndodh për shkak të shtrirjes së gabuar të gjurmuesit të fitnesit dhe leximit të gabuar, etj. Shumica përdorin sensorë LED Plethysmography (PPG) me bazë LED dhe Photodiode për matjen e rrahjeve të zemrës.

Karakteristikat:

• I veshur me bateri
• Mat ritmin e zemrës në kohë reale dhe intervalin e rrahjeve (IBI)
• Mat temperaturën e trupit në kohë reale
• Plotëson grafikun në kohë reale në ekran
• Dërgon të dhëna përmes telefonit celular përmes Bluetooth
• Të dhënat mund të regjistrohen dhe t'i dërgohen mjekut drejtpërdrejt për analiza të mëtejshme.
• Menaxhim i mirë i baterisë me gjumë të përfshirë.
• Duke dërguar të dhënat në re krijon një bazë të dhënash të madhe për studiuesit që punojnë në zgjidhje mjekësore për COVID-19.

Furnizimet

Hardueri i nevojshëm:

• SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz × 1
• sensori i pulsit × 1
• termistor 10k × 1
• Bateri e rimbushshme, 3.7 V × 1
• HC-05 Moduli Bluetooth × 1

Aplikacionet softuerike dhe shërbimet online

Arduino IDE

Vegla dore dhe makina fabrikimi

• Printer 3D (i përgjithshëm)
• Hekuri i saldimit (i përgjithshëm)

Hapi 1: Le të Fillojmë

Aktualisht, pajisjet moderne të veshshme nuk janë më të përqendruara vetëm në matjet e thjeshta të përcjelljes së fitnesit, siç është numri i hapave të ndërmarrë në ditë, ato gjithashtu monitorojnë konsiderata të rëndësishme fiziologjike, të tilla si ndryshueshmëria e rrahjeve të zemrës (HRV), masat e glukozës, leximet e presionit të gjakut dhe shumë informacion shtesë lidhur me shëndetin. Ndër shenjat e shumta vitale të matura, llogaritja e rrahjeve të zemrës (HR) ka qenë një nga parametrat më të vlefshëm. Për shumë vite, Elektrokardiografia (EKG) është përdorur si një teknikë mbizotëruese e monitorimit kardiak për të identifikuar anomalitë kardiovaskulare dhe për të zbuluar parregullsi në ritmet e zemrës. EKG është një regjistrim i aktivitetit elektrik të zemrës. Ajo tregon ndryshimet në amplitudën e sinjalit të EKG kundrejt kohës. Ky aktivitet elektrik i regjistruar buron nga depolarizimi i rrugës përcjellëse të zemrës dhe indeve të muskujve kardiak gjatë çdo cikli kardiak. Edhe pse teknologjitë tradicionale të monitorimit kardiak duke përdorur sinjalet EKG kanë pësuar përmirësime të vazhdueshme për dekada të tëra për të adresuar kërkesat gjithnjë në ndryshim të përdoruesve të tyre, veçanërisht në aspektin e saktësisë së matjes.

Këto teknika, deri më tani, nuk janë përmirësuar deri në atë pikë sa t'i ofrojnë përdoruesit fleksibilitet, transportueshmëri dhe komoditet. Për shembull, që EKG të funksionojë në mënyrë efektive, disa bio-elektroda duhet të vendosen në vende të caktuara të trupit; kjo procedurë kufizon shumë fleksibilitetin dhe lëvizshmërinë lëvizëse të përdoruesve. Për më tepër, PPG është treguar të jetë një teknikë alternative e monitorimit të burimeve njerëzore. Duke përdorur analizën e detajuar të sinjalit, sinjali PPG ofron potencial të shkëlqyeshëm për të zëvendësuar regjistrimet EKG për nxjerrjen e sinjaleve HRV, veçanërisht në monitorimin e individëve të shëndetshëm. Prandaj, për të kapërcyer kufizimet e EKG -së, mund të përdoret një zgjidhje alternative e bazuar në teknologjinë PPG. Nga të gjitha këto të dhëna mund të konkludojmë se matja e rrahjeve të zemrës dhe temperatura e trupit dhe analizimi i tyre për të ditur për të kontrolluar nëse ka rritje jonormale të temperaturës së trupit dhe uljen e niveleve të oksigjenit SpO2 në hemoglobinë do të ndihmojë në zbulimin e hershëm të COVID-19. Meqenëse kjo pajisje është e veshur, kjo mund të ndihmojë punonjësit e vijës së parë, siç janë mjekët, infermierët, oficerët e policisë dhe punonjësit e kanalizimeve që po bëjnë shërbim ditë e natë për të luftuar kundër COVID-19.

Merrni pjesët e kërkuara që mund të ndryshojmë ekranet dhe llojin e sensorit bazuar në kërkesën. Ekziston një sensor më i mirë MAX30100 ose MAX30102 për matjen e rrahjeve të zemrës duke përdorur teknikën PPG. Unë jam duke përdorur një termistor 10k për matjen e temperaturës, mund të përdorni çdo sensor të temperaturës si LM35 ose DS1280 etj.

Hapi 2: Hartimi i Rastit

Për të veshur një vegël që mund të vishet, ajo duhet të mbyllet në një kuti të përshtatshme në mënyrë që të mbrohet nga dëmtimet, kështu që unë shkova përpara dhe krijova një kuti që mund të përshtatet me të gjithë sensorët dhe MCU -të e mi.

Hapi 3: Montimi i pajisjeve elektronike

Tani duhet të lidhim të gjithë përbërësit e kërkuar, më herët kisha një plan për të zgjedhur ESP12E si MCU, por meqenëse ka vetëm një pin 1 ADC dhe doja të ndërlidhja 2 pajisje analoge, u ktheva përsëri në Arduino me një konfigurim Bluetooth.

Unë pothuajse zgjodha ESP 12E

Me ESP mund të dërgoni të dhëna drejtpërdrejt në cloud mund të jetë një server personal ose faqe në internet si gjërat që thuhen dhe të ndahen drejtpërdrejt me personelin përkatës nga atje.

Skematike

Lidhja e mëparshme e bazuar në kabllo kishte shumë probleme me prishjen e telit për shkak të kthesës dhe kthimit në hapësirë të kufizuar, më vonë u transferova në tela bakri të izoluar nga armatura e një motori DC. E cila është goxha e fortë duhet të them.

Hapi 4: Kodimi

Ideja themelore është kështu.

Parimi i funksionimit të sensorëve PPG është në thelb duke ndriçuar Dritën në majë të gishtit dhe të matni intensitetin e dritës duke përdorur foto-diodë. Këtu po përdor sensorin e pulsit të raftit nga www.pulsesensor.com. Unë kam përmendur alternativa të tjera në pjesën e pjesëve. Ne do të masim variacionin e tensionit analog në kunjin analog 0, i cili, nga ana tjetër, është një matje e rrjedhjes së gjakut në majë të gishtit ose në kyçin e dorës, me anë të së cilës ne mund të matim rrahjet e zemrës dhe IBI. Për matjen e temperaturës, ne po përdorim një 10k termistor NTC, imi është nxjerrë nga një paketë baterie laptop. Këtu, përdoret një termistor i tipit NTC prej 10kΩ. NTC prej 10kΩ do të thotë që ky termistor ka një rezistencë prej 10kΩ në 25 ° C. Tensioni në rezistencën 10kΩ i jepet ADC-së së pro-mini-bordit.

Temperatura mund të zbulohet nga rezistenca e termistorit duke përdorur ekuacionin Steinhart-Hart. Temperatura në Kelvin = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3) ku A = 0.001129148, B = 0.000234125 dhe C = 8.76741*10^-8 dhe R është rezistenca e termistorit. Vini re se funksioni log () në Arduino është në të vërtetë një regjistër natyror.

int termistor_adc_val;

tensioni dalës i dyfishtë, rezistenca termistore, temperatura_reska, temperatura, temperatura; termistor_adc_val = analogRead (termistor_ dalje);

tension_ dalës = ((termistor_adc_val * 3.301) / 1023.0);

rezistenca termistore = ((3.301 * (10 / tensioni i daljes)) - 10);

/ * Rezistenca në kilogram oh */

thermistor_resistance = thermistor_resistance * 1000;

/ * Rezistenca në ohms */

therm_res_ln = log (termistor_rezistenca);

/* Ekuacioni i termistorit Steinhart-Hart:* / /* Temperatura në Kelvin = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3)* / /* ku A = 0.001129148, B = 0.000234125 dhe C = 8.76741 * 10^-8 * / temperatura = (1 / (0.001129148 + (0.000234125 * therm_res_ln) + (0.0000000876741 * therm_res_ln * therm_res_ln * therm_res_ln))); / * Temperatura në Kelvin */ temperatura = temperatura - 273.15; / * Temperatura në gradë Celsius */

Serial.print ("Temperatura në gradë Celsius =");

Serial.println (temperatura);

Kodi i plotë mund të gjendet këtu.

Hapi 5: Testimi dhe puna

Hapi 6: Përmirësimet dhe Përfundimi i së Ardhmes

Përmirësimet e ardhshme:

• Unë do të doja të shtoja veçoritë e mëposhtme:
• Përdorimi i Tiny ML dhe Tensorflow lite për të zbuluar anomalinë.
• Optimizimi i baterisë duke përdorur BLE
• Aplikim Android për njoftimet dhe sugjerimet e personalizuara në lidhje me shëndetin
• Shtimi i një motori dridhjeje për paralajmërim

Përfundim:

Me ndihmën e sensorëve të burimeve të hapura dhe elektronikës, ne me të vërtetë mund të bëjmë ndryshime në jetën e punonjësve të vijës së parë duke zbuluar simptomat e COVID-19, domethënë, ndryshimet në HRV dhe temperaturën e trupit mund të zbuloni ndryshimet dhe t'i sugjeroni që të futen në karantinë për të ndaluar përhapjen të sëmundjes. Pjesa më e mirë e kësaj pajisje është, është nën 15 dollarë që është shumë më lirë se çdo gjurmues fitnesi në dispozicion etj. Dhe kështu qeveria mund t'i bëjë këto dhe të mbrojë punonjësit e vijës së parë.