Raksha - Vitals მონიტორი წინა ხაზის მუშაკებისთვის: 6 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

ტარებადი ჯანმრთელობის მონიტორინგის ტექნოლოგიები, მათ შორის ჭკვიანი საათები და ფიტნეს ტრეკერები, ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში მიიპყრო მომხმარებელთა მნიშვნელოვანი ინტერესი. ეს ინტერესი არა მხოლოდ გაამძაფრა ტარებადი ტექნოლოგიების ბაზარზე მოთხოვნის სწრაფმა ზრდამ სასიცოცხლო ნიშნების ყოვლისმომცველ, უწყვეტ და ყოვლისმომცველ მონიტორინგზე, არამედ მას ხელი შეუწყო სენსორების უახლესი ტექნოლოგიური განვითარების შედეგად ტექნოლოგია და უკაბელო კომუნიკაცია. ტარებადი ტექნოლოგიების ბაზარი 13,2 მილიარდ დოლარზე მეტი იყო შეფასებული 2016 წლის ბოლოსთვის და მისი ღირებულება 2020 წლის ბოლოსთვის 34 მილიარდ დოლარს მიაღწევს.

არსებობს მრავალი სენსორი ადამიანის სხეულის სასიცოცხლო მნიშვნელობების გასაზომად, რაც აუცილებელია ექიმმა ან ექიმმა ჯანმრთელობის პრობლემების ცოდნისათვის. ჩვენ ყველამ ვიცით, რომ ექიმი პირველად ამოწმებს გულისცემას, რათა იცოდეს გულისცემის ცვალებადობა (HRV) და სხეულის ტემპერატურა. მაგრამ ახლანდელი ტარების ზოლები და მოწყობილობები ვერ ხერხდება გაზომილი მონაცემების სიზუსტეში და განმეორებადობაში. ეს ძირითადად ხდება ფიტნეს ტრეკერის და არასწორი კითხვის და ა.შ. გამოტოვების გამო, უმეტესობა გულისცემის გაზომვისთვის იყენებს LED და ფოტოდიოდებზე დაფუძნებულ ფოტო პლეტიზმოგრაფიის (PPG) სენსორებს.

Მახასიათებლები:

• ატარებს ბატარეაზე
• ზომავს რეალურ დროში გულისცემას და შუალედურ ინტერვალს (IBI)
• გაზომავს სხეულის ტემპერატურას რეალურ დროში
• აჩვენებს რეალურ დროში გრაფიკს ეკრანზე
• აგზავნის მონაცემებს Bluetooth– ით მობილურ ტელეფონში
• მონაცემები შეიძლება ჩაიწეროს და გადაეგზავნოს ექიმს უშუალოდ შემდგომი ანალიზისთვის.
• ბატარეის კარგი მართვა ჩართული ძილით.
• ღრუბელში მონაცემების გაგზავნით ის ქმნის უზარმაზარ მონაცემთა ბაზას მკვლევარებისთვის, რომლებიც მუშაობენ COVID-19– ის სამედიცინო გადაწყვეტილებებზე.

მარაგები

საჭირო აპარატურა:

• SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz × 1
• პულსის სენსორი 1
• თერმისტორი 10k × 1
• დატენვის ბატარეა, 3.7 V × 1
• HC-05 Bluetooth მოდული × 1

პროგრამული უზრუნველყოფის პროგრამები და ონლაინ სერვისები

Arduino IDE

ხელის იარაღები და დამზადების მანქანები

• 3D პრინტერი (ზოგადი)
• შედუღების რკინა (ზოგადი)

ნაბიჯი 1: დავიწყოთ

ამჟამად, თანამედროვე ტარებადი მოწყობილობები აღარ არის ორიენტირებული მხოლოდ ფიტნეს მონიტორინგის უბრალო გაზომვებზე, როგორიცაა დღის განმავლობაში გადადგმული ნაბიჯების რაოდენობა, ისინი ასევე აკონტროლებენ მნიშვნელოვან ფიზიოლოგიურ მოსაზრებებს, როგორიცაა გულისცემის ცვალებადობა (HRV), გლუკოზის გაზომვები, არტერიული წნევის მაჩვენებლები და ჯანმრთელობის შესახებ ბევრი დამატებითი ინფორმაცია. მრავალრიცხოვან სასიცოცხლო ნიშნებს შორის, გულისცემის (HR) გაანგარიშება იყო ერთ -ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი პარამეტრი. მრავალი წლის განმავლობაში, ელექტროკარდიოგრაფია (ეკგ) გამოიყენება როგორც დომინანტური გულის მონიტორინგის ტექნიკა გულ -სისხლძარღვთა პათოლოგიების იდენტიფიცირებისა და გულის რითმის დარღვევების გამოსავლენად. ეკგ არის გულის ელექტრული აქტივობის ჩაწერა. ის გვიჩვენებს ეკგ სიგნალის ამპლიტუდის ცვალებადობას დროის მიმართ. ეს ჩაწერილი ელექტრული აქტივობა წარმოიშობა გულის გამტარი გზის და გულის კუნთის ქსოვილების დეპოლარიზაციისგან ყოველი გულის ციკლის განმავლობაში. მიუხედავად იმისა, რომ გულის მონიტორინგის ტრადიციული ტექნოლოგიები ეკგ სიგნალების გამოყენებით ათწლეულების მანძილზე განიცადა უწყვეტი გაუმჯობესება მათი მომხმარებლების მუდმივად ცვალებადი მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად, კერძოდ გაზომვის სიზუსტის თვალსაზრისით.

ეს ტექნიკა, ჯერჯერობით, არ გაუმჯობესებულა იმდენად, რამდენადაც მომხმარებელს შესთავაზებს მოქნილობას, პორტატულობას და მოხერხებულობას. მაგალითად, იმისათვის, რომ ეკგ-მ ეფექტურად იმოქმედოს, სხეულის რამდენიმე ადგილას უნდა განთავსდეს რამდენიმე ბიოელექტროდი; ეს პროცედურა მნიშვნელოვნად ზღუდავს მომხმარებლების მოძრავ მოქნილობას და მობილურობას. გარდა ამისა, PPG აჩვენა, რომ არის HR მონიტორინგის ალტერნატიული ტექნიკა. სიგნალის დეტალური ანალიზის გამოყენებით, PPG სიგნალი გთავაზობთ შესანიშნავ პოტენციალს შეცვალოს ეკგ ჩანაწერები HRV სიგნალების მოპოვებისთვის, განსაკუთრებით ჯანსაღი პირების მონიტორინგისას. ამიტომ, ეკგ -ს შეზღუდვების დასაძლევად, შეიძლება გამოყენებულ იქნას ალტერნატიული გადაწყვეტა, რომელიც დაფუძნებულია PPG ტექნოლოგიაზე. ყველა ამ მონაცემის საფუძველზე შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ გულისცემის და სხეულის ტემპერატურის გაზომვა და მათი გაანალიზება იმის შესამოწმებლად არის თუ არა სხეულის ტემპერატურის არანორმალური მატება და ჰემოგლობინში SpO2 ჟანგბადის დონის შემცირება ხელს შეუწყობს COVID-19– ის ადრეულ გამოვლენას. ვინაიდან ეს მოწყობილობა სატარებელია, მას შეუძლია დაეხმაროს წინა ხაზის მუშაკებს, როგორიცაა ექიმები, ექთნები, პოლიციის თანამშრომლები და სანიტარული მუშაკები, რომლებიც დღე და ღამე ასრულებენ სამსახურს COVID-19– ის წინააღმდეგ საბრძოლველად.

მიიღეთ საჭირო ნაწილები, ჩვენ შეგვიძლია შევცვალოთ ჩვენება და სენსორის ტიპი მოთხოვნიდან გამომდინარე. არსებობს კიდევ ერთი კარგი სენსორი MAX30100 ან MAX30102 გულისცემის გაზომვისთვის PPG ტექნიკით. მე ვიყენებ 10k თერმისტორს ტემპერატურის გაზომვისთვის, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ნებისმიერი ტემპერატურის სენსორი, როგორიცაა LM35 ან DS1280 და ა.

ნაბიჯი 2: საქმის დიზაინი

იმისათვის, რომ ატაროთ აცვიათ გაჯეტი, ის უნდა დაიხუროს სათანადო კოლოფში, რათა დაიცვას დაზიანება, ამიტომ მე წინ წავედი და შევქმენი საქმე, რომელიც მოერგება ჩემს ყველა სენსორს და MCU- ს.

ნაბიჯი 3: ელექტრონიკის აწყობა

ახლა ჩვენ გვჭირდება ყველა საჭირო კომპონენტის დაკავშირება, ადრე მე მქონდა გეგმა ESP12E- ის არჩევისთვის MCU, მაგრამ რადგან მას აქვს მხოლოდ ერთი 1 ADC პინი და მინდოდა 2 ანალოგური მოწყობილობის ინტერფეისით დავბრუნდი Arduino– ზე Bluetooth კონფიგურაციით.

მე თითქმის ავირჩიე ESP 12E

ESP– ით შეგიძლიათ პირდაპირ გაგზავნოთ მონაცემები ღრუბელში, ეს შეიძლება იყოს პერსონალური სერვერი ან ვებ – გვერდი, როგორიცაა სიტყვები და უშუალოდ იქონიოთ დაინტერესებულ პერსონალს.

სქემატური

ადრე საკაბელო კავშირზე ბევრი პრობლემა იყო მავთულის გატეხვის გამო შეზღუდულ სივრცეში, შემდგომში გადავედი იზოლირებულ სპილენძის მავთულზე DC ძრავის არმატურიდან. რაც საკმაოდ ძლიერია უნდა ვთქვა.

ნაბიჯი 4: კოდირება

ძირითადი იდეა ასეთია.

PPG სენსორების მუშაობის პრინციპი ძირითადად არის თითის წვერზე სინათლის განათება და სინათლის ინტენსივობის გაზომვა ფოტოდიოდის გამოყენებით. აქ მე ვიყენებ შელფის პულსის სენსორს www.pulsesensor.com– დან. ნაწილების განყოფილებაში აღვნიშნე სხვა ალტერნატივები. ჩვენ გავზომავთ ანალოგური ძაბვის ცვალებადობას ანალოგურ პინ 0-ზე, რაც, თავის მხრივ, არის სისხლის ნაკადის გაზომვა ხელისგულზე ან მაჯაზე, რომლითაც შეგვიძლია გავზომოთ გულისცემა და IBI. ტემპერატურის გაზომვისთვის ჩვენ ვიყენებთ 10k NTC თერმისტორი, ჩემი ამოღებულია ლეპტოპის ბატარეის პაკეტიდან. აქ გამოიყენება 10 კმ NTC ტიპის თერმისტორი. NTC 10kΩ ნიშნავს, რომ ამ თერმისტორს აქვს წინააღმდეგობა 10kΩ 25 ° C ტემპერატურაზე. 10kΩ რეზისტორზე ძაბვა ენიჭება პრო-მინი დაფის ADC- ს.

ტემპერატურა შეიძლება განისაზღვროს თერმისტორის წინააღმდეგობისგან სტეინჰარტ-ჰარტის განტოლების გამოყენებით. ტემპერატურა კელვინში = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3) სადაც A = 0.001129148, B = 0.000234125 და C = 8.76741*10^-8 და R არის თერმისტორის წინააღმდეგობა. გაითვალისწინეთ, რომ Arduino– ში log () ფუნქცია სინამდვილეში ბუნებრივი ჟურნალია.

int thermistor_adc_val;

ორმაგი გამომავალი_ძაბვა, თერმისტორული წინააღმდეგობა, თერმული_რეგული, ტემპერატურა, ტემპერატურა; thermistor_adc_val = analogRead (თერმისტორი_შეყვანა);

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

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

/ * წინააღმდეგობა კილოგრამებში */

თერმისტორი_რეზისტენტობა = თერმისტორი_რეზისტენტობა * 1000;

/ * წინააღმდეგობა ohms */

therm_res_ln = ჟურნალი (thermistor_resistance);

/* შტაინჰარტ-ჰარტის თერმისტორის განტოლება:* / /* ტემპერატურა კელვინში = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3)* / /* სადაც A = 0.001129148, B = 0.000234125 და C = 8.76741 * 10^-8 * / ტემპერატურა = (1 / (0.001129148 + (0.000234125 * therm_res_ln) + (0.0000000876741 * therm_res_ln * therm_res_ln * therm_res_ln))); / * ტემპერატურა კელვინში */ ტემპერატურა = ტემპერატურა - 273.15; / * ტემპერატურა ცელსიუს გრადუსზე */

Serial.print ("ტემპერატურა გრადუსი ცელსიუსში =");

Serial.println (ტემპერატურა);

სრული კოდი შეგიძლიათ იხილოთ აქ.

ნაბიჯი 5: ტესტირება და მუშაობა

ნაბიჯი 6: მომავალი გაუმჯობესებები და დასკვნა

მომავალი გაუმჯობესებები:

• მინდა დავამატო შემდეგი მახასიათებლები:
• Tiny ML და Tensorflow lite გამოყენებით ანომალიის გამოსავლენად.
• ბატარეის ოპტიმიზაცია BLE– ის გამოყენებით
• Android პროგრამა ჯანმრთელობის შესახებ პერსონალური შეტყობინებებისა და წინადადებებისათვის
• ვიბრაციის ძრავის დამატება გაფრთხილებისთვის

დასკვნა:

ღია წყაროების სენსორების და ელექტრონიკის დახმარებით ჩვენ ნამდვილად შეგვიძლია შევცვალოთ ცვლილებები წინა ხაზის მუშაკებში COVID-19– ის სიმპტომების გამოვლენით, ანუ HRV– ს და სხეულის ტემპერატურის ცვალებადობით, თქვენ შეგიძლიათ აღმოაჩინოთ ცვლილებები და შესთავაზოთ მათ კარანტინირება, რათა შეაჩერონ გავრცელება დაავადების. ამ მოწყობილობის საუკეთესო ნაწილია, ის არის 15 დოლარამდე, რაც გაცილებით იაფია, ვიდრე ნებისმიერი ფიტნეს ტრეკერი და ა.შ. და შესაბამისად, მთავრობას შეუძლია გააკეთოს ეს და დაიცვას წინა ხაზის მუშები.