„Raksha“- „Vitals Monitor“priekinės linijos darbuotojams: 6 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Nešiojamos sveikatos stebėjimo technologijos, įskaitant išmaniuosius laikrodžius ir kūno rengybos stebėjimo priemones, pastaraisiais metais sulaukė didelio vartotojų susidomėjimo. Šį susidomėjimą daugiausia paskatino ne tik sparčiai augantis nešiojamųjų technologijų rinkos poreikis visur, nuolat ir visapusiškai stebėti gyvybinius požymius, bet ir jį paskatino naujausi technologiniai jutiklių pokyčiai technologijos ir belaidis ryšys. Nešiojamų technologijų rinka 2016 m. Pabaigoje buvo įvertinta daugiau nei 13,2 mlrd. JAV dolerių, o 2020 m. Pabaigoje prognozuojama, kad jos vertė sieks 34 mlrd.

Yra daug jutiklių, skirtų žmogaus kūno gyvybingumui matuoti, kurie yra būtini gydytojui ar medikui žinoti sveikatos problemas. Visi žinome, kad gydytojas pirmiausia tikrina širdies ritmą, kad žinotų širdies ritmo kintamumą (HRV) ir kūno temperatūrą. Tačiau dabartinės dėvimos juostos ir prietaisai nesugeba išmatuotų duomenų tikslumo ir pakartojamumo. Dažniausiai tai atsitinka dėl netinkamo kūno rengybos matuoklio sulygiavimo ir klaidingo skaitymo ir pan. Dauguma širdies ritmo matavimui naudoja šviesos diodų ir fotodiodų pagrindu pagamintus fotopletizmografijos (PPG) jutiklius.

Funkcijos:

• Nešiojama baterija
• Matuoja širdies ritmą realiuoju laiku ir intervalas (IBI)
• Matuoja kūno temperatūrą realiuoju laiku
• Ekrane piešia realaus laiko grafiką
• Per „Bluetooth“siunčia duomenis į mobilųjį telefoną
• Duomenys gali būti įrašomi ir siunčiami tiesiogiai gydytojui tolesnei analizei.
• Geras akumuliatoriaus valdymas su miego režimu.
• Siųsdamas duomenis į debesį, jis sukuria didžiulę duomenų bazę tyrėjams, dirbantiems su medicininiais COVID-19 sprendimais.

Prekės

Reikalinga aparatūra:

• „SparkFun Arduino Pro Mini 328“- 5 V/16 MHz × 1
• pulso jutiklis × 1
• termistorius 10k × 1
• Įkraunama baterija, 3,7 V × 1
• „HC-05“„Bluetooth“modulis × 1

Programinės įrangos programos ir internetinės paslaugos

„Arduino IDE“

Rankiniai įrankiai ir mašinos

• 3D spausdintuvas (bendras)
• Lituoklis (bendras)

1 žingsnis: Pradėkime

Šiuo metu šiuolaikiniai nešiojami prietaisai nebėra skirti tik paprastiems kūno rengybos stebėjimo matavimams, pvz., Žingsnių skaičiui per dieną, bet ir stebi svarbius fiziologinius aspektus, tokius kaip širdies ritmo kintamumas (HRV), gliukozės matavimai, kraujospūdžio rodmenys ir daug papildomos su sveikata susijusios informacijos. Tarp daugelio išmatuotų gyvybinių požymių širdies ritmo (HR) skaičiavimas buvo vienas vertingiausių parametrų. Daugelį metų failų elektrokardiograma (EKG) buvo naudojama kaip pagrindinis širdies stebėjimo metodas, siekiant nustatyti širdies ir kraujagyslių sistemos sutrikimus ir nustatyti širdies ritmo sutrikimus. EKG yra širdies elektrinės veiklos įrašas. Tai rodo EKG signalo amplitudės skirtumus nuo laiko. Šis užregistruotas elektrinis aktyvumas atsiranda dėl širdies ir širdies raumenų audinių laidžiojo kelio depolarizacijos kiekvieno širdies ciklo metu. Nors tradicinės širdies stebėjimo technologijos, naudojant EKG signalus, dešimtmečius buvo nuolat tobulinamos, siekiant patenkinti nuolat besikeičiančius vartotojų poreikius, ypač matavimo tikslumo požiūriu.

Šie metodai iki šiol nebuvo patobulinti tiek, kad suteiktų vartotojui lankstumo, perkeliamumo ir patogumo. Pavyzdžiui, norint, kad EKG veiktų efektyviai, tam tikrose kūno vietose turi būti keli bioelektrodai; ši procedūra labai riboja judantį vartotojų lankstumą ir mobilumą. Be to, PPG pasirodė esanti alternatyvi žmogiškųjų išteklių stebėjimo technika. Naudojant išsamią signalo analizę, PPG signalas suteikia puikų potencialą pakeisti EKG įrašus HRV signalams išgauti, ypač stebint sveikus asmenis. Todėl norint įveikti EKG apribojimus, galima naudoti alternatyvų sprendimą, pagrįstą PPG technologija. Remiantis visais šiais duomenimis, galime daryti išvadą, kad išmatuoti širdies susitraukimų dažnį ir kūno temperatūrą bei juos išanalizuoti, kad sužinotumėte, ar nenormaliai pakyla kūno temperatūra ir sumažėja SpO2 deguonies kiekis hemoglobine, padės anksti nustatyti COVID-19. Kadangi šis prietaisas yra nešiojamas, tai gali padėti priekinės linijos darbuotojams, pvz., Gydytojams, slaugytojams, policijos pareigūnams ir sanitarijos darbuotojams, kurie dieną ir naktį teikia paslaugas kovoti su COVID-19.

Gaukite reikiamas dalis, mes galime pakeisti ekranus ir jutiklio tipą pagal reikalavimą. Yra dar vienas geras jutiklis MAX30100 arba MAX30102, skirtas širdies ritmui matuoti naudojant PPG techniką. Temperatūrai matuoti naudoju 10k termistorių, galima naudoti bet kurį temperatūros jutiklį, pvz., LM35 arba DS1280 ir kt.

2 žingsnis: dėklo projektavimas

Kad galėtumėte dėvėti nešiojamą įtaisą, jis turėtų būti uždėtas tinkamame dėkle, kad būtų apsaugotas nuo pažeidimų, todėl ėmiausi veiksmų ir suprojektavau dėklą, kuris tinka visiems mano jutikliams ir MCU.

3 žingsnis: elektronikos surinkimas

Dabar turime prijungti visus reikalingus komponentus, anksčiau turėjau planą pasirinkti ESP12E kaip MCU, bet kadangi jis turi tik vieną 1 ADC kaištį ir norėjau sujungti 2 analoginius įrenginius, grįžau prie „Arduino“su „Bluetooth“konfigūracija.

Aš beveik pasirinkau ESP 12E

Naudojant ESP, duomenys gali būti tiesiogiai siunčiami į debesį, tai gali būti asmeninis serveris ar svetainė, pvz., „Speakpeak“, ir bendrinami tiesiogiai su tuo susijusiems darbuotojams.

Schema

Ankstesniame kabelio jungtyje buvo daug problemų dėl laido nutrūkimo dėl pasukimo ir apsisukimo ribotoje erdvėje, vėliau perėjau prie izoliuotos varinės vielos iš nuolatinės srovės variklio armatūros. Turiu pasakyti, kad tai gana tvirta.

4 žingsnis: kodavimas

Pagrindinė idėja yra tokia.

PPG jutiklių veikimo principas iš esmės yra apšviesti šviesą ant piršto galiuko ir išmatuoti šviesos intensyvumą naudojant fotodiodą. Čia aš naudoju lentynos pulso jutiklį iš www.pulsesensor.com. Dalių skyriuje paminėjau kitas alternatyvas. Mes matuosime analoginės įtampos kitimą ties analoginiu kaiščiu 0, kuris, savo ruožtu, yra kraujo tėkmės matavimas pirštų galiukais ar riešu, pagal kurį galime išmatuoti širdies ritmą ir IBI. Temperatūrai matuoti naudojame 10k NTC termistorius, mano išgautas iš nešiojamojo kompiuterio akumuliatoriaus. Čia naudojamas 10 kΩ NTC tipo termistorius. 10 kΩ NTC reiškia, kad šio termistoriaus varža yra 10 kΩ esant 25 ° C temperatūrai. Įtampa per 10 kΩ rezistorių perduodama pro-mini plokštės ADC.

Temperatūrą galima sužinoti iš termistoriaus varžos, naudojant Steinhart-Hart lygtį. Temperatūra Kelvinais = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3) kur A = 0,001129148, B = 0,000234125 ir C = 8,76741*10^-8, o R yra termistoriaus varža. Atminkite, kad „Arduino“funkcija log () iš tikrųjų yra natūralus žurnalas.

int termistorius_adc_val;

dviguba išėjimo įtampa, termistoriaus atsparumas, terminis_res_ln, temperatūra, tempf; termistorius_adc_val = analoginis skaitymas (termistoriaus_ išėjimas);

išėjimo įtampa = ((termistorius_adc_val * 3.301) / 1023.0);

termistoriaus_varža = (((3,301 * (10 / išėjimo įtampa)) - 10);

/ * Atsparumas kilogramais */

termistoriaus_varža = termistoriaus_varža * 1000;

/ * Varža omais */

therm_res_ln = log (termistoriaus_varža);

/* Steinhart-Hart termistoriaus lygtis:* / /* Temperatūra Kelvinais = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3)* / /* čia A = 0,001129148, B = 0,000234125 ir C = 8,76741 * 10^-8 * / temperatūra = (1 / (0,001129148 + (0,000234125 * therm_res_ln) + (0,0000000876741 * therm_res_ln * therm_res_ln * therm_res_ln))); / * Temperatūra Kelvinais */ temperatūra = temperatūra - 273,15; / * Temperatūra Celsijaus laipsniais */

Serial.print ("Temperatūra Celsijaus laipsniais =");

Serial.println (temperatūra);

Visą kodą rasite čia.

5 žingsnis: bandymas ir darbas

6 žingsnis: būsimi patobulinimai ir išvados

Būsimi patobulinimai:

• Norėčiau pridėti šias funkcijas:
• Naudojant „Tiny ML“ir „Tensorflow lite“anomalijai nustatyti.
• Akumuliatoriaus optimizavimas naudojant BLE
• „Android“programa, skirta asmeniniams pranešimams ir pasiūlymams dėl sveikatos
• Pridedamas vibracinis variklis įspėjimui

Išvada:

Naudodami atviro šaltinio jutiklius ir elektroniką, mes tikrai galime pakeisti priešakinių darbuotojų gyvenimą, aptikę COVID-19 simptomus, ty HRV ir kūno temperatūros svyravimus galima aptikti pokyčius ir pasiūlyti jiems būti karantine, kad sustabdytų plitimą nuo ligos. Geriausia šio prietaiso dalis yra tai, kad jis yra mažesnis nei 15 USD, o tai yra daug pigiau nei bet kuris turimas kūno rengybos stebėtojas ir pan., Todėl vyriausybė gali tai padaryti ir apsaugoti priekinės linijos darbuotojus.