Raksha - Cəbhəçilər üçün Vitals Monitoru: 6 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Ağıllı saatlar və fitnes izləyiciləri də daxil olmaqla sağlamlıq monitorinqi texnologiyaları son bir neçə ildə istehlakçıların böyük marağına səbəb olmuşdur. Yalnız bu maraq, həyati əlamətlərin hər yerdə, davamlı və geniş yayılmış monitorinqi üçün geyilə bilən texnologiya bazarında sürətli tələbatın artması ilə deyil, həm də sensordakı ən son texnoloji inkişaflar tərəfindən dəstəklənmişdir. texnologiya və simsiz rabitə. Geyilə bilən texnologiya bazarı 2016 -cı ilin sonuna 13,2 milyard dollardan çox qiymətləndirildi və 2020 -ci ilin sonunda 34 milyard dollara çatacağı proqnozlaşdırılır.

Bir həkim və ya həkimin sağlamlıq problemlərini bilməsi üçün insan bədəninin həyati orqanizmlərini ölçmək üçün bir çox sensorlar var. Hamımız bilirik ki, həkim əvvəlcə Ürək Nəbzini (HRV) və bədən istiliyini bilmək üçün Ürək Nəbzini yoxlayır. Ancaq indiki geyilə bilən bantlar və cihazlar ölçülmüş məlumatların düzgünlüyündə və təkrarlanmasında uğursuz olur. Bu, əksər hallarda, fitness izləyicisinin səhv uyğunlaşdırılması və səhv oxunması səbəbindən baş verir. Çoxu ürək dərəcəsinin ölçülməsi üçün LED və Photodiode əsaslı Foto Pletismoqrafiya (PPG) sensorlarından istifadə edir.

Xüsusiyyətləri:

• Batareya ilə işləyən geyilə bilən
• Real vaxt nəbzini və vuruş aralığını ölçür (IBI)
• Real vaxtda bədən istiliyini ölçür
• Ekranda real vaxt qrafiki çəkilir
• Bluetooth vasitəsilə məlumatları mobil telefona göndərir
• Məlumatlar qeyd oluna və əlavə analiz üçün birbaşa həkimə göndərilə bilər.
• Daxil olan yuxu ilə yaxşı batareya idarəçiliyi.
• Məlumatları buluda göndərərək COVID-19-un tibbi həlləri üzərində işləyən tədqiqatçılar üçün böyük bir verilənlər bazası yaradır.

Təchizat

Lazım olan avadanlıq:

• SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz × 1
• nəbz sensoru × 1
• termistor 10k × 1
• Şarj edilə bilən batareya, 3.7 V × 1
• HC-05 Bluetooth Modulu × 1

Proqram proqramları və onlayn xidmətlər

Arduino IDE

Əl alətləri və istehsal maşınları

• 3D printer (ümumi)
• Havya (ümumi)

Addım 1: Başlayaq

Hal -hazırda, müasir geyilə bilən cihazlar yalnız bir gündə atılan addımların sayı kimi sadə fitness izləmə ölçmələrinə deyil, eyni zamanda ürək dərəcəsi dəyişkənliyi (HRV), qlükoza ölçüləri, qan təzyiqi oxunuşları və sağlamlıqla əlaqəli bir çox əlavə məlumat. Ölçülən çoxsaylı həyati əlamətlər arasında ürək dərəcəsi (HR) hesablanması ən dəyərli parametrlərdən biri olmuşdur. Uzun illərdir ki, fayl Elektrokardioqram (EKQ) ürək -damar anomaliyalarını təyin etmək və ürək ritmində pozuntuları aşkar etmək üçün dominant ürək monitorinq texnikası kimi istifadə olunur. EKQ, ürəyin elektrik fəaliyyətinin qeydidir. EKQ siqnalının zamanla müqayisədə amplitüdündəki dəyişiklikləri göstərir. Bu qeyd olunan elektrik fəaliyyəti, hər bir ürək dövrü ərzində ürəyin keçirici yolunun və ürək əzələ toxumalarının depolarizasiyasından qaynaqlanır. EKQ siqnallarından istifadə edən ənənəvi ürək monitorinq texnologiyaları onilliklər ərzində istifadəçilərinin, xüsusən də ölçmə dəqiqliyi baxımından daim dəyişən tələblərinə cavab vermək üçün davamlı təkmilləşdirmələrə məruz qalmışdır.

Bu texnikalar indiyə qədər istifadəçiyə rahatlıq, taşınabilirlik və rahatlıq təqdim edəcək dərəcədə təkmilləşdirilməmişdir. Məsələn, EKQ-nin effektiv işləməsi üçün müəyyən bədən yerlərində bir neçə bioelektrod yerləşdirilməlidir; bu prosedur istifadəçilərin hərəkət elastikliyini və hərəkətliliyini çox məhdudlaşdırır. Bundan əlavə, PPG özünü alternativ bir HR monitorinq üsulu olaraq göstərdi. Ətraflı siqnal analizindən istifadə edərək, PPG siqnalı, xüsusilə sağlam fərdlərin izlənilməsində, HRV siqnallarının çıxarılması üçün EKQ qeydlərini əvəz etmək üçün əla potensial təqdim edir. Buna görə EKQ məhdudiyyətlərini aşmaq üçün PPG texnologiyasına əsaslanan alternativ bir həll istifadə edilə bilər. Bütün bu məlumatlara əsasən, ürək dərəcəsinin və bədən istiliyinin ölçülməsi və hemoglobində anormal bədən istiliyinin yüksəlməsinin və aşağı SpO2 oksigen səviyyəsinin olub olmadığını yoxlamaq üçün bunları analiz etmənin COVID-19-un erkən aşkarlanmasına kömək edəcəyi qənaətinə gələ bilərik. Bu cihaz geyilə biləcəyi üçün bu, COVID-19 ilə mübarizə aparmaq üçün gecə-gündüz xidmət göstərən həkimlər, tibb bacıları, polis işçiləri və sanitariya işçiləri kimi cəbhə işçilərinə kömək edə bilər.

Tələbə əsasən ekranları və sensor tipini dəyişə biləcəyimiz lazımi hissələri əldə edin. PPG texnikasından istifadə edərək nəbzin ölçülməsi üçün daha yaxşı bir MAX30100 və ya MAX30102 sensoru var. Temperaturun ölçülməsi üçün 10k termistor istifadə edirəm, LM35 və ya DS1280 və s.

Addım 2: Davanın dizaynı

Geyinilə bilən bir gadget geyinmək üçün, zədələrdən qorumaq üçün uyğun bir qutuya qoyulmalıdır, buna görə də irəli getdim və bütün sensorlar və MCU -lara uyğun bir korpus hazırladım.

Addım 3: Elektronikanın yığılması

İndi bütün lazımi komponentləri birləşdirməliyik, əvvəllər ESP12E -ni MCU olaraq seçmək planım var idi, amma yalnız 1 ADC pininə sahib olduğu üçün 2 analog cihazı birləşdirmək istədim və Bluetooth konfiqurasiyası ilə Arduinoya qayıtdım.

Demək olar ki, ESP 12E -ni seçdim

ESP ilə məlumatı buluda birbaşa göndərə bilən şəxsi bir server və ya bir şey ola bilər və oradan əlaqədar işçilərlə birbaşa paylaşıla bilər.

Sxematik

Əvvəlki kabel əsaslı əlaqə, bükülmə səbəbiylə telin qırılması ilə əlaqədar bir çox problem yaşadı və sonradan DC mühərrikinin armaturundan izolyasiya edilmiş mis telə keçdim. Deməyim lazım olan olduqca möhkəmdir.

Addım 4: Kodlaşdırma

Əsas fikir belədir.

PPG sensorlarının iş prinsipi əsasən barmaqların ucundakı İşığı işıqlandırmaq və fotodioddan istifadə edərək işığın intensivliyini ölçməkdir. Burada www.pulsesensor.com saytından rəf nəbzi sensorundan istifadə edirəm. Parça bölməsində digər alternativlərdən bəhs etdim. Analoq gərginlik dəyişikliyini 0-cu pində ölçəcəyik ki, bu da ürək dərəcəsini və İBİ-ni ölçə biləcəyimiz barmaq ucunda və ya biləkdə qan axınının ölçülməsidir. 10k NTC termistor, mina noutbukun batareya paketindən çıxarılır. Burada 10kΩ NTC tipli bir termistor istifadə olunur. NTC 10kΩ, bu termistorun 25 ° C -də 10kΩ müqavimət göstərdiyini bildirir. 10kΩ rezistor üzərindəki gərginlik pro-mini lövhənin ADC-nə verilir.

Temperaturu Steinhart-Hart tənliyi ilə termistor müqavimətindən öyrənmək olar. Kelvindəki temperatur = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3) burada A = 0.001129148, B = 0.000234125 və C = 8.76741*10^-8 və R termistor müqavimətidir. Arduinoda log () funksiyasının əslində təbii bir qeyd olduğunu unutmayın.

int termistor_adc_val;

ikiqat çıxış gərginliyi, termistor müqaviməti, term_res_ln, temperatur, tempf; thermistor_adc_val = analogRead (thermistor_output);

output_voltage = ((thermistor_adc_val * 3.301) / 1023.0);

thermistor_resistance = ((3.301 * (10 / output_voltage)) - 10);

/ * Kilo ohmda müqavimət */

thermistor_resistance = thermistor_resistance * 1000;

/ * Ohmda müqavimət */

therm_res_ln = log (termistor_ müqaviməti);

/* Steinhart-Hart Termistor Tənliyi:* / /* Kelvindəki temperatur = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3)* / /* burada A = 0.001129148, B = 0.000234125 və C = 8.76741 * 10^-8 * / temperatur = (1 / (0.001129148 + (0.000234125 * therm_res_ln) + (0.0000000876741 * therm_res_ln * therm_res_ln * therm_res_ln))); / * Kelvində temperatur */ temperatur = temperatur - 273.15; / * Selsi dərəcəsində temperatur */

Serial.print ("Selsi dərəcəsində temperatur =");

Serial.println (temperatur);

Tam kodu burada tapa bilərsiniz.

Addım 5: Test və İş

Addım 6: Gələcək İnkişaflar və Nəticə

Gələcək inkişaflar:

• Aşağıdakı xüsusiyyətləri əlavə etmək istərdim:
• Anomaliyanı aşkar etmək üçün Tiny ML və Tensorflow lite istifadə edin.
• BLE istifadə edərək batareyanın optimallaşdırılması
• Sağlamlıqla bağlı fərdiləşdirilmiş bildirişlər və təkliflər üçün Android tətbiqi
• Xəbərdarlıq üçün vibrasiya motoru əlavə edin

Nəticə:

Açıq mənbəli sensorlar və elektronikanın köməyi ilə COVID-19 simptomlarını, yəni HRV və Bədən istiliyindəki dəyişiklikləri aşkar edərək cəbhə bölgəsində çalışan işçilərin həyatında həqiqətən dəyişikliklər edə bilərik, dəyişiklikləri aşkar edərək karantinə alınmasını təklif edə bilərik. xəstəlik haqqında. Bu cihazın ən yaxşı tərəfi, 15 dolların altındadır ki, bu da hər hansı bir mövcud fitness izləyicisi və s.