Raksha - Vital Monitor frontvonalban dolgozóknak: 6 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

A hordható egészségügyi monitorozási technológiák, beleértve az okosórákat és a fitneszkövetőket, jelentős fogyasztói érdeklődést váltottak ki az elmúlt években. Ezt az érdeklődést nem csak az ösztönözte, hogy a viselhető technológia piacán gyorsan nő a kereslet az életjelek mindenütt jelen lévő, folyamatos és átfogó megfigyelésére, hanem az érzékelők legmodernebb technológiai fejlesztései is technológia és a vezeték nélküli kommunikáció. A viselhető technológiai piac értéke 2016 végére több mint 13,2 milliárd dollár volt, és az előrejelzések szerint 2020 végére eléri a 34 milliárd dollárt.

Sok érzékelő létezik az emberi test életerőinek mérésére, amelyek elengedhetetlenek ahhoz, hogy az orvos vagy az orvos ismerje az egészségügyi problémákat. Mindannyian tudjuk, hogy az orvos először ellenőrzi a pulzusszámot, hogy megtudja a pulzusszám változását (HRV) és a testhőmérsékletet. De a jelenlegi hordható sávok és eszközök nem teljesítik a mért adatok pontosságát és ismételhetőségét. Ez leginkább a fitneszkövető hibás beállítása és a hibás leolvasás, stb. Miatt következik be. A legtöbb a LED- és fotodióda -alapú Photo Plethysmography (PPG) érzékelőket használja a pulzusméréshez.

Jellemzők:

• Akkumulátoros hordható
• Valós idejű pulzusszám és ütemközi intervallum (IBI) mérése
• Valós idejű testhőmérsékletet mér
• Valós idejű grafikont rajzol a kijelzőn
• Bluetooth -on keresztül adatokat küld a mobiltelefonra
• Az adatok rögzíthetők és közvetlenül az orvoshoz küldhetők további elemzés céljából.
• Jó akkumulátorkezelés mellékelt alvással.
• Az adatok felhőbe küldésével hatalmas adatbázist hoz létre a kutatók számára, akik a COVID-19 elleni egészségügyi megoldásokon dolgoznak.

Kellékek

Szükséges hardver:

• SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz × 1
• pulzusérzékelő × 1
• termisztor 10k × 1
• Újratölthető akkumulátor, 3,7 V × 1
• HC-05 Bluetooth modul × 1

Szoftveralkalmazások és online szolgáltatások

Arduino IDE

Kéziszerszámok és gépek

• 3D nyomtató (általános)
• Forrasztópáka (általános)

1. lépés: Kezdjük

Jelenleg a modern hordható eszközök már nem csak egyszerű fitneszkövetési mérésekre összpontosítanak, mint például az egy nap alatt megtett lépések száma, hanem olyan fontos élettani megfontolásokat is figyelemmel kísérnek, mint a pulzusszám -változékonyság (HRV), a glükózmérés, a vérnyomásmérés és sok további egészségügyi információ. A számtalan létfontosságú mutató közül a pulzusszám (HR) számítása volt az egyik legértékesebb paraméter. Hosszú évek óta a fájl elektrokardiogramot (EKG) használják domináns szívmonitorozási módszerként a kardiovaszkuláris rendellenességek azonosítására és a szívritmus szabálytalanságainak kimutatására. Az EKG a szív elektromos aktivitásának rögzítése. Megmutatja az EKG jel amplitúdójának időbeli változásait. Ez a rögzített elektromos aktivitás a szív és a szívizomszövetek vezető pályájának depolarizációjából származik minden egyes szívciklus során. Annak ellenére, hogy az EKG jeleket használó hagyományos szívmonitorozási technológiák évtizedek óta folyamatos fejlesztéseken mentek keresztül, hogy megfeleljenek felhasználóik folyamatosan változó igényeinek, különösen a mérési pontosság tekintetében.

Ezeket a technikákat eddig nem fejlesztették olyan mértékben, hogy rugalmasságot, hordozhatóságot és kényelmet kínálnának a felhasználónak. Például az EKG hatékony működéséhez több bioelektródát kell elhelyezni bizonyos testhelyeken; ez az eljárás nagymértékben korlátozza a felhasználók mozgási rugalmasságát és mobilitását. Ezenkívül a PPG alternatív HR monitoring technikának bizonyult. A részletes jelanalízis segítségével a PPG jel kiváló lehetőséget kínál az EKG felvételek pótlására a HRV jelek kinyerésére, különösen az egészséges személyek megfigyelésében. Ezért az EKG korlátainak leküzdésére alternatív, PPG technológián alapuló megoldás használható. Mindezen adatok alapján arra a következtetésre juthatunk, hogy a szívfrekvencia és a testhőmérséklet mérése, valamint azok elemzése, hogy megtudja, van-e kóros testhőmérséklet-emelkedés és alacsonyabb hemoglobin SpO2-oxigénszint, segít a COVID-19 korai felismerésében. Mivel ez az eszköz hordható, segíthet a frontvonalban dolgozóknak, például orvosoknak, ápolóknak, rendőröknek és higiéniai dolgozóknak, akik éjjel-nappal szolgáltatást végeznek a COVID-19 elleni küzdelemben.

Szerezze be a szükséges alkatrészeket, a követelményeknek megfelelően megváltoztathatjuk a kijelzőket és az érzékelő típusát. Van még egy jó érzékelő MAX30100 vagy MAX30102 a pulzusméréshez PPG technikával. 10k -os termisztort használok a hőmérséklet mérésére, bármilyen hőmérséklet -érzékelőt, például LM35 vagy DS1280 stb.

2. lépés: A tok tervezése

A hordható eszköz viselése érdekében azt megfelelő tokba kell zárni, hogy megvédje a sérülésektől, ezért előrelátóan megterveztem egy tokot, amely minden érzékelőmhöz és MCU -mhoz illeszkedik.

3. lépés: Az elektronika összeszerelése

Most össze kell kapcsolnunk az összes szükséges összetevőt, korábban azt terveztem, hogy az ESP12E -t választom MCU -ként, de mivel csak egy 1 ADC tűje van, és két analóg eszközt akartam csatlakoztatni, visszatértem az Arduino -hoz Bluetooth -konfigurációval.

Majdnem az ESP 12E -t választottam

Az ESP segítségével az adatokat közvetlenül a felhőbe küldheti, lehet személyes szerver vagy webhely, például a dolgok beszéde, és onnan közvetlenül meg lehet osztani az érintett személyzettel.

Vázlatos

A korábbi kábel-alapú kapcsolatnak sok problémája volt azzal, hogy a huzal elszakadt a csavarodás miatt a szűk helyen, később áttértem egy szigetelt rézhuzalra egy egyenáramú motor armatúrájából. Ami mondjuk elég erős.

4. lépés: Kódolás

Az alapötlet ilyen.

A PPG érzékelők működési elve alapvetően az, hogy az ujjhegyen megvilágítják a fényt, és a fényintenzitást fotodióda segítségével mérik. Itt használom a polc pulzusérzékelőt a www.pulsesensor.com webhelyről. Az alkatrészek részben más alternatívákat említettem. Az analóg feszültségváltozást a 0 analóg tűn fogjuk mérni, ami viszont a véráramlás mérése az ujjhegynél vagy a csuklónál, amellyel meg tudjuk mérni a pulzusszámot és az IBI-t. A hőmérséklet méréséhez egy 10k NTC termisztor, az enyém egy laptop akkumulátorból származik. Itt 10 kΩ -os NTC típusú termisztorokat használnak. A 10 kΩ -os NTC azt jelenti, hogy ennek a termisztornak az ellenállása 10 kΩ 25 ° C -on. A 10 kΩ-os ellenállás feszültségét a pro-mini-board ADC kapja.

A hőmérséklet a termisztor ellenállásából a Steinhart-Hart egyenlet segítségével állapítható meg. Hőmérséklet Kelvin = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3) ahol A = 0,001129148, B = 0,000234125 és C = 8,76741*10^-8, és R a termisztor ellenállása. Vegye figyelembe, hogy az Arduino log () függvény valójában egy természetes napló.

int termisztor_adc_val;

kettős kimeneti_feszültség, termisztor_ellenállás, therm_res_ln, hőmérséklet, tempf; termisztor_adc_val = analógRead (termisztor_kimenet);

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

termisztor_ellenállás = (((3,301 * (10 / kimeneti_feszültség)) - 10);

/ * Ellenállás kiló ohmban */

termisztor_ellenállás = termisztor_ellenállás * 1000;

/ * Ellenállás ohmban */

therm_res_ln = log (termisztor_ellenállás);

/* Steinhart-Hart termisztor egyenlet:* / /* Hőmérséklet Kelvinben = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3)* / /* ahol A = 0,001129148, B = 0,000234125 és C = 8,76741 * 10^-8 * / hőmérséklet = (1 / (0,001129148 + (0,000234125 * therm_res_ln) + (0,0000000876741 * therm_res_ln * therm_res_ln * therm_res_ln))); / * Hőmérséklet Kelvinben */ hőmérséklet = hőmérséklet - 273,15; / * Hőmérséklet Celsius fokban */

Serial.print ("Hőmérséklet Celsius fokban =");

Soros.println (hőmérséklet);

A teljes kód itt található.

5. lépés: Tesztelés és munka

6. lépés: Jövőbeni fejlesztések és következtetések

Jövőbeni fejlesztések:

• A következő funkciókat szeretném hozzáadni:
• A Tiny ML és a Tensorflow lite használata az anomália észlelésére.
• Az akkumulátor optimalizálása a BLE használatával
• Android alkalmazás a személyre szabott értesítésekhez és javaslatokhoz az egészséggel kapcsolatban
• Riasztó motor hozzáadása a riasztáshoz

Következtetés:

Nyílt forrású érzékelők és elektronika segítségével valóban megváltoztathatjuk a frontvonalban dolgozók életét a COVID-19 tüneteinek észlelésével, azaz a HRV és a testhőmérséklet ingadozásával felismerhetjük a változásokat, és javasoljuk nekik, hogy karanténba helyezzék a terjedés megállítását. a betegségről. Ennek az eszköznek a legjobb része az, hogy 15 dollár alatt van, ami sokkal olcsóbb, mint bármely rendelkezésre álló fitneszkövető stb.