Rakša - Vitāls monitors frontes darbiniekiem: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Valkājamās veselības uzraudzības tehnoloģijas, tostarp viedpulksteņi un fitnesa izsekotāji, pēdējos gados ir piesaistījušas ievērojamu patērētāju interesi. Šo interesi galvenokārt ir veicinājis ne tikai straujais pieprasījuma pieaugums valkājamo tehnoloģiju tirgū, lai nodrošinātu visuresošu, nepārtrauktu un visaptverošu dzīvībai svarīgo funkciju uzraudzību, bet to ir veicinājusi arī vismodernākā sensoru tehnoloģiju attīstība tehnoloģijas un bezvadu sakari. Valkājamo tehnoloģiju tirgus 2016. gada beigās tika novērtēts vairāk nekā 13,2 miljardu ASV dolāru apmērā, un tiek prognozēts, ka tā vērtība sasniegs 34 miljardus ASV dolāru līdz 2020.

Cilvēka ķermeņa dzīvotspējas mērīšanai ir daudz sensoru, kas ir būtiski, lai ārsts vai mediķis zinātu veselības problēmas. Mēs visi zinām, ka ārsts vispirms pārbauda sirdsdarbības ātrumu, lai uzzinātu sirdsdarbības mainīgumu (HRV) un ķermeņa temperatūru. Bet pašreizējās valkājamās joslas un ierīces neizdodas izmērīto datu precizitātē un atkārtojamībā. Tas galvenokārt notiek tāpēc, ka trūkst fitnesa izsekotāja izlīdzināšanas un kļūdains lasījums utt. Lielākā daļa sirdsdarbības mērīšanai izmanto uz LED un fotodiodēm balstītus fotopletismogrāfijas (PPG) sensorus.

Iespējas:

• Nēsājams ar baterijām
• Mēra reālā laika sirdsdarbības ātrumu un intervālu intervālu (IBI)
• Mēra ķermeņa temperatūru reālā laikā
• Displejā attēlo reāllaika grafiku
• Nosūta datus, izmantojot Bluetooth, uz mobilo tālruni
• Datus var ierakstīt un nosūtīt tieši ārstam tālākai analīzei.
• Laba akumulatora vadība ar iekļautu miegu.
• Nosūtot datus mākonī, tas izveido milzīgu datu bāzi pētniekiem, kuri strādā pie medicīniskiem risinājumiem COVID-19.

Piegādes

Nepieciešamā aparatūra:

• SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz × 1
• pulsa sensors × 1
• termistors 10k × 1
• Uzlādējams akumulators, 3,7 V × 1
• HC-05 Bluetooth modulis × 1

Programmatūras lietotnes un tiešsaistes pakalpojumi

Arduino IDE

Rokas instrumenti un izgatavošanas mašīnas

• 3D printeris (vispārīgs)
• Lodāmurs (vispārīgs)

1. darbība. Sāksim

Pašlaik mūsdienu valkājamās ierīces vairs nav vērstas tikai uz vienkāršiem fitnesa izsekošanas mērījumiem, piemēram, dienā veikto soļu skaitu, bet arī uzrauga svarīgus fizioloģiskus apsvērumus, piemēram, sirdsdarbības mainīgumu (HRV), glikozes mērījumus, asinsspiediena rādījumus un daudz papildu informācijas par veselību. Starp daudzajām izmērītajām dzīvības pazīmēm sirdsdarbības (HR) aprēķins ir bijis viens no vērtīgākajiem parametriem. Daudzus gadus kartotēkas elektrokardiogramma (EKG) ir izmantota kā dominējoša sirds kontroles metode, lai identificētu sirds un asinsvadu sistēmas anomālijas un atklātu sirds ritma pārkāpumus. EKG ir sirds elektriskās aktivitātes ieraksts. Tas parāda izmaiņas EKG signāla amplitūdā pret laiku. Šī reģistrētā elektriskā aktivitāte rodas no sirds un sirds muskuļu audu vadošā ceļa depolarizācijas katra sirds cikla laikā. Lai gan tradicionālās sirds monitoringa tehnoloģijas, kurās tiek izmantoti EKG signāli, gadu desmitiem ir nepārtraukti pilnveidoti, lai apmierinātu pastāvīgi mainīgās lietotāju prasības, īpaši mērījumu precizitātes ziņā.

Šīs metodes līdz šim nav tikušas uzlabotas, lai piedāvātu lietotājam elastību, pārnesamību un ērtības. Piemēram, lai EKG darbotos efektīvi, noteiktās ķermeņa vietās ir jāievieto vairāki bioelektrodi; šī procedūra ievērojami ierobežo lietotāju pārvietošanās elastību un mobilitāti. Turklāt PPG ir parādījusi sevi kā alternatīvu HR uzraudzības paņēmienu. Izmantojot detalizētu signālu analīzi, PPG signāls piedāvā lielisku potenciālu, lai aizstātu EKG ierakstus HRV signālu iegūšanai, īpaši veselīgu cilvēku uzraudzībā. Tāpēc, lai pārvarētu EKG ierobežojumus, var izmantot alternatīvu risinājumu, kas balstīts uz PPG tehnoloģiju. Pēc visiem šiem datiem mēs varam secināt, ka sirdsdarbības ātruma un ķermeņa temperatūras mērīšana un to analīze, lai noskaidrotu, vai nenormāli paaugstinās ķermeņa temperatūra un pazeminās SpO2 skābekļa līmenis hemoglobīnā, palīdzēs agrīni atklāt Covid-19. Tā kā šī ierīce ir valkājama, tā var palīdzēt frontes līnijas darbiniekiem, piemēram, ārstiem, medmāsām, policistiem un sanitārijas darbiniekiem, kuri diennakts dienestā apkalpo, lai cīnītos pret COVID-19.

Iegūstiet nepieciešamās detaļas, mēs varam mainīt displejus un sensora tipu, pamatojoties uz prasību. Ir vēl viens labs sensors MAX30100 vai MAX30102 sirdsdarbības mērīšanai, izmantojot PPG tehniku. Temperatūras mērīšanai izmantoju 10k termistoru, var izmantot jebkuru temperatūras sensoru, piemēram, LM35 vai DS1280 utt.

2. darbība: korpusa projektēšana

Lai nēsātu valkājamu sīkrīku, tas jāiekļauj atbilstošā futrālī, lai pasargātu no bojājumiem, tāpēc es devos uz priekšu un izstrādāju futrāli, kas der visiem maniem sensoriem un MCU.

3. darbība: elektronikas montāža

Tagad mums ir jāpievieno visi nepieciešamie komponenti, iepriekš man bija plāns izvēlēties ESP12E kā MCU, bet, tā kā tam ir tikai viena 1 ADC tapa un es gribēju saslēgt 2 analogās ierīces, es atgriezos Arduino ar Bluetooth konfigurāciju.

Es gandrīz izvēlējos ESP 12E

Izmantojot ESP, datus var tieši nosūtīt uz mākoni, tas var būt personisks serveris vai vietne, piemēram, lietas, un to var koplietot tieši ar attiecīgo personālu.

Shematisks

Agrākajam kabeļu savienojumam bija daudz problēmu, jo vads tika salauzts, jo ierobežota telpa sagriezās un pagriezās, vēlāk es pārcēlos uz izolētu vara stiepli no līdzstrāvas motora armatūras. Kas man būtu diezgan stabils.

4. solis: kodēšana

Pamatideja ir šāda.

PPG sensoru darbības princips pamatā ir apgaismot gaismu uz pirksta gala un izmērīt gaismas intensitāti, izmantojot fotodiodi. Šeit es izmantoju plaukta impulsa sensoru no www.pulsesensor.com. Daļu sadaļā esmu minējis citas alternatīvas. Mēs izmērīsim analogā sprieguma izmaiņas pie analogās tapas 0, kas savukārt ir asins plūsmas mērījums pirksta galā vai plaukstas locītavā, ar kuru mēs varam izmērīt sirdsdarbības ātrumu un IBI. Temperatūras mērīšanai mēs izmantojam 10k NTC termistors, mans ir iegūts no klēpjdatora akumulatora. Šeit tiek izmantots 10 kΩ NTC tipa termistors. NTC 10 kΩ nozīmē, ka šim termistoram ir 10 kΩ pretestība 25 ° C temperatūrā. Spriegums pāri 10 kΩ rezistoram tiek piešķirts pro-mini-plates ADC.

Temperatūru var uzzināt no termistora pretestības, izmantojot Steinhart-Hart vienādojumu. Temperatūra Kelvinos = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3) kur A = 0,001129148, B = 0,000234125 un C = 8,76741*10^-8 un R ir termistora pretestība. Ņemiet vērā, ka funkcija log () Arduino faktiski ir dabisks žurnāls.

int termistors_adc_val;

dubultā izejas_ spriegums, termistors_ pretestība, therm_res_ln, temperatūra, tempf; termistors_adc_val = analogRead (termistors_izvade);

izejas spriegums = (((termistors_adc_val * 3.301) / 1023.0);

termistora_izturība = (((3.301 * (10 / izejas spriegums)) - 10);

/ * Izturība kilogramos omos */

termistoru_rezistence = termistoru_rezistence * 1000;

/ * Pretestība omos */

therm_res_ln = žurnāls (termistora pretestība);

/* Steinhart-Hart termistora vienādojums:* / /* Temperatūra Kelvinos = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3)* / /* kur A = 0,001129148, B = 0,000234125 un 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 Kelvinos */ temperatūra = temperatūra - 273,15; / * Temperatūra Celsija grādos */

Serial.print ("Temperatūra pēc Celsija grādiem =");

Serial.println (temperatūra);

Pilnu kodu var atrast šeit.

5. darbība: pārbaude un darbs

6. darbība. Turpmākie uzlabojumi un secinājumi

Turpmākie uzlabojumi:

• Es vēlos pievienot šādas funkcijas:
• Izmantojot Tiny ML un Tensorflow lite, lai noteiktu anomāliju.
• Akumulatora optimizācija, izmantojot BLE
• Android lietojumprogramma personalizētiem paziņojumiem un ieteikumiem par veselību
• Vibrācijas motora pievienošana brīdināšanai

Secinājums:

Izmantojot atvērtā avota sensorus un elektroniku, mēs patiešām varam veikt izmaiņas frontes darbinieku dzīvē, atklājot COVID-19 simptomus, ti, izmaiņas HRV un ķermeņa temperatūrā, var noteikt izmaiņas un ieteikt viņus ievietot karantīnā, lai apturētu izplatīšanos no slimības. Šīs ierīces labākā daļa ir tā, ka tā ir mazāka par 15 ASV dolāriem, kas ir daudz lētāk nekā jebkurš pieejamais fitnesa izsekotājs utt., Un tāpēc valdība var tos izgatavot un aizsargāt priekšējās līnijas darbiniekus.