Raksha - Vitali monitor rindetöötajatele: 6 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Kantavad tervise jälgimise tehnoloogiad, sealhulgas nutikellad ja treeningseadmed, on viimastel aastatel äratanud tarbijate seas märkimisväärset huvi. Seda huvi ei ole julgustanud mitte ainult kiire nõudluse kasv kantavate tehnoloogiate turul elutähtsate tunnuste üldlevinud, pideva ja ulatusliku jälgimise järele, vaid seda on võimendanud ka andurite tipptehnoloogia areng tehnoloogia ja traadita side. Kantavate tehnoloogiate turu väärtuseks hinnati 2016. aasta lõpuks üle 13,2 miljardi dollari ja 2020. aasta lõpuks prognoositakse selle väärtuseks 34 miljardit dollarit.

Inimkeha elutähtsuse mõõtmiseks on palju andureid, mis on arstile või meedikule terviseprobleemide tundmiseks hädavajalikud. Me kõik teame, et arst kontrollib esmalt pulssi, et teada saada südame löögisageduse varieeruvust (HRV) ja kehatemperatuuri. Kuid praegused kantavad ribad ja seadmed ei suuda mõõta andmete täpsust ja korratavust. Enamasti juhtub see treeningseadme puuduliku joondamise ja vale lugemise tõttu. Enamik kasutab südame löögisageduse mõõtmiseks LED- ja fotodioodipõhiseid fotopletüsmograafia (PPG) andureid.

Funktsioonid:

• Akutoitel kantav
• Mõõdab reaalajas pulssi ja löökidevahelist intervalli (IBI)
• Mõõdab reaalajas kehatemperatuuri
• Joonistab ekraanile reaalajas graafiku
• Saadab andmed Bluetoothi kaudu mobiiltelefonile
• Andmeid saab salvestada ja saata otse arstile edasiseks analüüsiks.
• Hea akuhaldus koos unerežiimiga.
• Andmete pilve saatmisega loob see tohutu andmebaasi teadlastele, kes töötavad COVID-19 meditsiiniliste lahenduste kallal.

Tarvikud

Vajalik riistvara:

• SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz × 1
• impulsi andur × 1
• termistor 10k × 1
• Laetav aku, 3,7 V × 1
• HC-05 Bluetooth-moodul × 1

Tarkvararakendused ja võrguteenused

Arduino IDE

Käsitööriistad ja -masinad

• 3D -printer (üldine)
• Jootekolb (üldine)

Samm: alustame

Praegu ei keskendu tänapäevased kantavad seadmed enam ainult lihtsatele treeningujälgimise mõõtmistele, nagu päevas tehtud sammude arv, vaid jälgivad ka olulisi füsioloogilisi kaalutlusi, nagu näiteks südame löögisageduse varieeruvus (HRV), glükoosinäitajad, vererõhu näitajad ja palju täiendavat tervisega seotud teavet. Arvukate mõõdetud eluliste näitajate hulgas on südame löögisageduse (HR) arvutamine olnud üks kõige väärtuslikumaid parameetreid. Aastaid on failide elektrokardiogrammi (EKG) kasutatud domineeriva südameseire meetodina kardiovaskulaarsete kõrvalekallete tuvastamiseks ja südame rütmihäirete avastamiseks. EKG on südame elektrilise aktiivsuse registreerimine. See näitab EKG signaali amplituudi varieerumist ajaga. See registreeritud elektriline aktiivsus tuleneb südame ja südamelihase kudede juhtiva raja depolarisatsioonist iga südametsükli ajal. Kuigi traditsioonilisi EKG signaale kasutavaid südame jälgimise tehnoloogiaid on aastakümneid pidevalt täiustatud, et vastata kasutajate pidevalt muutuvatele vajadustele, eriti mõõtmistäpsuse osas.

Neid tehnikaid ei ole siiani täiustatud nii palju, et see pakuks kasutajale paindlikkust, teisaldatavust ja mugavust. Näiteks selleks, et EKG toimiks tõhusalt, tuleb teatud kehakohtadesse paigutada mitu bioelektroodi; see protseduur piirab oluliselt kasutajate paindlikkust ja liikuvust. Lisaks on PPG näidanud end alternatiivse personaliseire meetodina. Kasutades üksikasjalikku signaalianalüüsi, pakub PPG signaal suurepärast potentsiaali asendada EKG salvestused HRV signaalide eraldamiseks, eriti tervete inimeste jälgimisel. Seetõttu võib EKG piirangute ületamiseks kasutada alternatiivset lahendust, mis põhineb PPG -tehnoloogial. Kõigi nende andmete põhjal võime järeldada, et südame löögisageduse ja kehatemperatuuri mõõtmine ning nende analüüsimine, et kontrollida, kas kehatemperatuur on ebanormaalselt tõusnud ja hemoglobiinis on madalam SpO2 hapnikusisaldus, aitab COVID-19 varakult avastada. Kuna see seade on kantav, võib see aidata COVID-19 vastu võitlemiseks eesliinil töötavaid töötajaid, nagu arstid, õed, politseiametnikud ja sanitaartehnilised töötajad, kes teenivad päeval ja öösel.

Hankige vajalikud osad, et saaksime ekraane ja anduritüüpi vastavalt vajadusele muuta. Südame löögisageduse mõõtmiseks PPG tehnikat kasutades on veel üks hea andur MAX30100 või MAX30102. Temperatuuri mõõtmiseks kasutan 10k termistorit, saab kasutada mis tahes temperatuuriandurit, näiteks LM35 või DS1280 jne

2. samm: korpuse kujundamine

Selleks, et kanda kantavat vidinat, peaks see olema kahjustuste eest kaitsmiseks suletud korpusega, nii et ma läksin edasi ja kavandasin ümbrise, mis sobib kõikidele minu anduritele ja MCU -dele.

3. samm: elektroonika kokkupanek

Nüüd peame ühendama kõik vajalikud komponendid, varem oli mul plaan valida ESP12E MCU -ks, kuid kuna sellel on ainult üks 1 ADC -pin ja tahtsin liidestada 2 analoogseadet, pöördusin tagasi Bluetoothi konfiguratsiooniga Arduino juurde.

Valisin peaaegu ESP 12E

ESP -ga saab andmeid otse pilve saata, see võib olla isiklik server või veebisait, nagu asjad, ja seda saab otse asjaomastele töötajatele jagada.

Skeem

Varasemal kaablipõhisel ühendusel oli palju probleeme juhtme purunemisega keerdumise tõttu piiratud ruumis, hiljem kolisin alalisvoolumootori armatuurist isoleeritud vasktraadi juurde. Mis on ütlemata tugev, peaks ütlema.

4. samm: kodeerimine

Põhiidee on selline.

PPG-andurite tööpõhimõte seisneb põhimõtteliselt valguse valgustamises sõrmeotsas ja valguse intensiivsuse mõõtmises fotodioodi abil. Siin kasutan riiuli impulssandurit saidilt www.pulsesensor.com. Olen osade osas maininud teisi alternatiive. Mõõdame analoogpinge variatsiooni analoogpistikul 0, mis on omakorda verevoolu mõõtmine sõrmeotsal või randmel, mille abil saame mõõta südame löögisagedust ja IBI-d. Temperatuuri mõõtmiseks kasutame 10k NTC termistor, minu oma on välja võetud sülearvuti akust. Siin kasutatakse 10 kΩ NTC tüüpi termistorit. NTC 10 kΩ tähendab, et selle termistori takistus on 25 ° C juures 10 kΩ. Pinge üle 10 kΩ takisti antakse pro-mini-plaadi ADC-le.

Temperatuuri saab teada termistori takistusest, kasutades Steinhart-Harti võrrandit. Temperatuur Kelvinis = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3) kus A = 0,001129148, B = 0,000234125 ja C = 8,76741*10^-8 ja R on termistori takistus. Pange tähele, et Arduino funktsioon log () on tegelikult looduslik log.

int termistor_adc_val;

kahekordne väljundpinge, termistori_takistus, termoreaktsioon, temperatuur, tempf; termistor_adc_val = analogRead (termistori_väljund);

väljundpinge = ((termistor_adc_val * 3.301) / 1023,0);

termistori_takistus = (((3,301 * (10 / väljundpinge)) - 10);

/ * Takistus kilo oomides */

termistori_takistus = termistori_takistus * 1000;

/ * Takistus oomides */

therm_res_ln = log (termistori_takistus);

/* Steinhart-Harti termistori võrrand:* / /* temperatuur kelvinites = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3)* / /* kus A = 0,001129148, B = 0,000234125 ja C = 8,76741 * 10^-8 * / temperatuur = (1 / (0,001129148 + (0,000234125 * therm_res_ln) + (0,0000000876741 * therm_res_ln * therm_res_ln * therm_res_ln))); / * Temperatuur kelvinites */ temperatuur = temperatuur - 273,15; / * Temperatuur Celsiuse kraadides */

Serial.print ("Temperatuur Celsiuse kraadides =");

Serial.println (temperatuur);

Täieliku koodi leiate siit.

Samm: testimine ja töötamine

6. samm: tulevased täiustused ja järeldused

Tulevased täiustused:

• Tahaksin lisada järgmised funktsioonid:
• Tiny ML ja Tensorflow lite kasutamine anomaalia avastamiseks.
• Aku optimeerimine BLE abil
• Androidi rakendus isikupärastatud märguannete ja soovituste kohta tervise kohta
• Vibratsioonimootori lisamine hoiatamiseks

Järeldus:

Avatud allikate andurite ja elektroonika abil saame tõepoolest muuta rindetöötajate elu, tuvastades COVID-19 sümptomid, st HRV ja kehatemperatuuri kõikumisi, on võimalik muutusi tuvastada ja soovitada neil leviku peatamiseks karantiini panna. haigusest. Selle seadme parim osa on see, et see on alla 15 dollari, mis on palju odavam kui mis tahes saadaolev fitness -jälgija jne. Ja seega saab valitsus neid teha ja esirinnas töötajaid kaitsta.